第6章-自动控制系统的校正

1、第7章 自动控制系统的性能分析,（时间：2次课，4学时）,第7章 自动控制系统的稳定性分析,一旦建立起系统的数学模型，就可以对系统进行分析研究。分析自动控制系统，首先要进行稳定性分析。因为系统能在实际中应用的首要条件是系统必须是稳定的。本章主要介绍线性系统稳定性的初步概念、系统稳定的充要条件；接着介绍几种常用的稳定判据，讨论系统相对稳定性的问题；最后讨论系统结构和参数变化对系统稳定性的影响以及改善系统稳定性的途径。,第7章 自动控制系统的稳定性分析,7.1 系统稳定性的初步概念 7.2 劳斯稳定判据 7.3 奈奎斯特稳定。

2、第六章 控制系统的校正方法,目的 掌握改善系统性能指标的校正思路与方法,内容 系统校正的基础及思路 频率法校正-滞后校正 根轨迹法校正,三频段理论,课程回顾,中频段,高频段,低频段,对应性能,希望形状,L(w),系统抗高频干扰的能力,开环增益 K,系统型别 v,稳态误差 ess,截止频率 wc,相角裕度 g,动态性能,陡，高,缓，宽,低，陡,频段,三频段理论并没有提供设计系统的具体步骤， 但它给出了调整系统结构改善系统性能的原则和方向,超前校正的特点和应用,相角超前（正），幅值增加相角裕度增大，高频抑制能力变差相角裕度增大，截止频率右移超调量。

3、自动控制原理,课程的性质和特点,自动控制是一门技术学科，它是从方法论的角度来研究系统的建立、分析与设计。自动控制原理是本学科的专业基础课，是自动控制理论的基础课程，该课程与其他课程的关系如下:,微积分（含微分方程）,电机与拖动,模拟电子技术,线性代数,电路理论,信号与系统,自动控制理论,复变函数、拉普拉斯变换,大学物理（力学、热力学）,课程的性质和特点,自动控制理论已经发展为理论严密、系统完整、逻辑性很强的一门学科。从基本反馈控制原理发展到自适应控制、优化控制、鲁棒控制、大系统控制、智能控制。,课程的性质和特。

4、承德石油高等专科学校重点课程建设 热工仪表及自动化 （适用于热工、制冷、储运、智建专业） 热工仪表教研室,第六章 常用自动控制系统分析,主要内容单回路自控系统分析及整定 串级控制系统分析及整定 前馈-反馈控制系统分析 其它控制系统分析,6-1单回路自控系统分析及整定,搞清楚单回路控制系统设计的一般原则，了解系统投运的过程 被控变量的选择 操纵变量的选择 在系统设计时对检测变送环节的考虑 调节器控制规律的选择,一、单回路控制系统的设计,被控变量的选择,储罐,HT,HC,差压变送器,液位调节器,执行器,直接控制变量,被控变量的选择,。

5、电气传动控制系统课程,已学过的内容,主要内容,1.双闭环调速系统的组成及其静特性 2.双闭环调速系统动态数学模型 3.一般调节器的工程设计方法 4.双闭环调速系统调节器的设计,第三章 转速、电流反馈控制的双闭环直流调速系统,一般调节器的工程设计方法:,4,2.3 调节器的工程设计方法,2.3.0 问题的提出必要性：用经典的动态校正方法设计调节器须同时解决稳、准、快、抗干扰等各方面相互有矛盾的静、动态性能要求，需要设计者有扎实的理论基础和丰富的实践经验。于是便需要一种简单实用的方法工程设计方法。,5,可能性：大多数现代的电力拖动自。

6、第7章 自动控制系统的稳定性分析,（时间：2次课，4学时）,第7章 自动控制系统的稳定性分析,一旦建立起系统的数学模型，就可以对系统进行分析研究。分析自动控制系统，首先要进行稳定性分析。因为系统能在实际中应用的首要条件是系统必须是稳定的。本章主要介绍线性系统稳定性的初步概念、系统稳定的充要条件；接着介绍几种常用的稳定判据，讨论系统相对稳定性的问题；最后讨论系统结构和参数变化对系统稳定性的影响以及改善系统稳定性的途径。,第7章 自动控制系统的稳定性分析,7.1 系统稳定性的初步概念 7.2 劳斯稳定判据 7.3 奈奎斯特稳。

7、第五章,自动控制系统设计与校正,内容介绍：概念、基本控制规律、频域校正方法。,5.1 系统校正概述,前面几章对已知结构和参数的系统通过所建立的数学模型，可利用时域响应、频域响应等方法，进行动态和静态分析。,本章讨论系统的设计和综合问题（校正） 就是根据系统性能指标确定系统的结构和 系统匹配。,系统的性能指标包括稳态指标和动态指标：,稳态指标主要包括:稳态精度，用 等误差系数表征。,动态指标：可用时域指标表示或用频域指标表示。时域指标通常用阶次响应的特征量 如 等表示.,开环频域指标通常用 表示。 闭环频域指标常用 等。

8、第六章 自动控制系统的校正,第一节 基本概念 第二节 超前校正 第三节 迟后校正 第四节 校正方法小结,第一节 基本概念,在前面几章中我们详细讨论了分析控制系统的方法，同时也了解了衡量一个系统性能好坏的标准。如果系统是稳定的，那么衡量系统性能的标准有两个方面：稳态性能指标和暂态性能指标, 基本概念,对于一个控制系统总有一个要求，希望它达到一定的性能指标。提出的性能指标可以是频域的，也可以是时域的。但是要合理，因为提出过高的要求，就意味着成本的增大和系统的复杂化如果系统达不到要求的性能指标，就需要对系统进行校正。

9、CASE.SCUT 6自动控制系统的校正 6-1控制系统校正的基本概念,系统分析：对已知结构参数的系统进行建模,然后对系统进行动静态性能指标的计算,研究其与参数关系。 系统设计：根据实际运行需要,从工程实际出发,提出期望性能指标,然后根据控制对象,合理选择方案及结构,计算参数和选择元部件,建立起能满足设计指标的系统。 固有系统:通常,系统设计中,根据己知被控对象的特点、技术要求以及经济性、可靠性、维修方便性等要求选定系统其它部件,从而组成最基本的控制系统,称为固有系统。固有系统中除放大器的放大系数可调外,其余参数在设计过程中往。

10、第1章 自动控制系统的一般概念,（时间：1次课，2学时）,第1章 自动控制系统的一般概念,随着工业生产和科学技术的不断发展，自动控制技术越来越显示出它的重要性，为人们所瞩目。掌握有关自动控制的知识就显得尤为重要。本章主要介绍自动控制的含义、基本工作原理、系统的组成以及对系统的基本要求。,第1章 自动控制系统的一般概念,1.1 自动控制的含义 1.2 自动控制系统的基本原理 1.3 自动控制系统的基本组成 1.4 自动控制系统的基本类型 1.5 对自动控制系统的基本要求,1.1 自动控制的含义,所谓自动控制，就是在没有人直接参与的情况下，。

11、1,第五章 控制系统的校正与设计,2,自动控制系统的主要任务就是实现对被控对象的控制。系统的执行元件、比较元件、放大元件和测量元件等，除放大元件的放大系数可作适当调整以外，其它元件的参数基本上是固定不变的，称为系统的固有部分。根据被控对象的工作条件、技术要求、工艺要求、经济性要求以及可靠性要求等提出控制系统的性能指标。,第一节 校正的基本概念,一、校正的概念,3,当控制系统的性能指标不能满足实际工程所提出的要求时,为了使控制系统满足性能指标，就必须在系统固有部分的基础之上增加一些装置和元件,称之为校正装置或校。

12、第 7章 自动控制系统的校正设计 7.1 校正问题的提出 7.2 各设计参数对系统性能的影响 7.3 系统的校正 7.3.1 超前校正 7.3.2 滞后校正 7.3.3 滞后 超前校正 7.3.4 PID校正 7.1 校正问题的提出 )(L)()Gs()Gsccp0180()Gs00图 7.1控制系统波德图 7.2 各设计参数对系统性能的影响 )(L()McBWrbb3dBr000.7071图 7.2控制系统特性曲线： 闭环系统幅频特性曲线 和 开环对数幅频特性曲线 ()M rMr01图 7.3幅频特性曲线 极限情况下 产生不衰减振荡 ,一般 rM 1 .1 1 .6rM ()Lc20 /dB dec40 /dB dec60 /dB dec低频 中频 高频 图 7.4 对数幅频特性曲线 7.3。

13、1,自动控制原理 第六章 自动控制系统的 校正,2,系统分析系统分析是在建立数学模型的基础上分析控制系统的性能及决定性能的因素 系统校正系统校正则是解决如何实现具有好的响应性能问题,3,6.1 控制系统校正的一般概念,对控制系统实行校正，需要解决两个问题: 校正控制器接在系统的位置 如何确定校正控制器的传递函数,4,一、校正方式,校正方式：控制器接入系统的方式 分类： 串联校正，反馈校正，前馈校正,5,串联校正:分析简单，应用范围广，易于理解、接受。反馈校正:常用于系统中高功率点传向低功率点的场合，一般无附加放大器，所以所要。

14、第6章 自动控制系统的校正 （改善系统性能的途径）,引言自动控制系统校正的概念 自动控制系统的校正装置 自动控制系统的串联校正 自动控制系统的反馈校正 自动控制系统的顺馈补偿,引言自动控制系统校正的概念,在系统性能分析的基础上，当系统性能指标不能满足技术要求时，就可以对系统进行校正，以求改善系统的性能 对自动控制系统进行校正的过程，首先考虑的是对自动控制系统的的参数，如增益、时间常数等进行行调整。 只有当调整系统参数仍无法满足要求时，才会有目的地增添一些装置和元件，人为地改变系统的结构和性能，从而使之满足所。

15、第5章 自动控制系统的校正,5.1 串联校正 5.2 反馈校正 5.3 顺馈补偿 习题,5.1 串联校正,串联校正(Series Compensation)将校正装置Gc(s)串接在系统的前向通道中， 如图 5 - 1所示。 串联校正装置的参数设计是根据系统固有部分的传递函数G0(s)和对系统的性能指标要求来进行的。,图5 - 1 串联校正,1. 串联超前校正(Series Phase-Lead Compensation)若校正装置具有超前的相频特性， 即输出信号的相位超前于输入信号的相位， 则称它为超前校正装置。 1) 超前校正装置(Phase-Lead Compensator)(1) 无源超前校正装置。 图5 - 2所示为一个由RC元件。

16、第6章 自动控制系统的综合与校正,6.1 控制系统综合与校正概述,6.1.1 控制系统校正的概念,当控制系统的静态、动态性能不能满足实际工程中要求的性能指标时，可以在系统中引入一些附加装置和元件，人为地改变系统的结构和性能，使之满足要求的性能指标，这种措施称为校正，引入的附加装置称为校正装置，除校正装置以外的部分，包括被控对象及控制器，称为固有部分。,需要校正的控制系统通常可分为被控对象、控制器和检测环节3个部分。各装置除其中放大器的增益可调外，其余的结构和参数是固定的。,因此，控制系统的校正，就是按给定的固有部。

17、第六章 自动控制系统的设计与校正,6.1 系统设计的设计步骤,1.根据用户提出的性能指标和被控对象的具体工作环境，根据条件进行调研、查阅技术资料，确定合理的设计指标，作为设计的依据。,2.初步确定控制方案，如是用计算机控制还是一般的模拟控制，驱动方式是采用电动的还是液压气动的，完成系统的职能方框图，写出可行性方案论证报告。,3. 具体进行设计根据初步确定的合理的设计指标进行总体设计，合理地设计或选择元部件，尤其是对测量元件的选择要给予充分的注意。组成系统后，进行动、静态分析计算，同时进行计算机仿真。若不符合指标。

18、第6章 自动控制系统的校正,在顺馈补偿中，根据补偿采样源的不同，又可分为给定顺馈补偿和扰动顺馈补偿。这种校正在第三章已讲述过了。分类如表6-0所示。,根据校正装置在系统中所处地位的不同，一般分为串联校正、反馈校正和顺馈补偿。见表6-0所示。在串联校正中，根据校正环节对系统开环频率特性相位的影响，又可分为相位超前校正，相位滞后校正和相位滞后超前校正等。在反馈校正中，根据是否经过微分环节，又可分为软反馈和硬反馈。,6.1 校正装置 6.1.1无源校正装置,无源校正装置(Passive compensator)通常是由一些电阻和电容组成的两端。

19、第6章 自动控制系统的校正,【内容提要】在系统性能分析的基础上，当系统性能指标不能满足技术要求时，就可以对系统进行校正，以改善系统的性能。本章将从开环对数频率特性(Bode图)出发，去分析串联校正对系统动、稳态性能的影响；从传递函数出发，去分析反馈校正和前馈补偿对系统动、稳态性能的影响。并通过BATLAB的SIMULNK模块，对系统进行仿真，来显示校正对系统性能改善的具体情况。若通过调整参数仍无法满足要求时，则可以在原有的系统中，有目的地增添一些装置和元件，人为地改变系统的结构和性能，使之满足所要求的性能指标，我们把。