自動(dòng)控制理論第二十二講

第六章線性系統(tǒng)的校正第一節(jié)線性系統(tǒng)校正的概念第二節(jié)線性系統(tǒng)基本控制規(guī)律第三節(jié)常用校正裝置及特點(diǎn)第四節(jié)校正裝置設(shè)計(jì)的方法和依據(jù)第五節(jié)串聯(lián)校正的設(shè)計(jì)第六節(jié)反饋校正的設(shè)計(jì)第七節(jié)反饋和前饋復(fù)合控制第八節(jié)MATLAB在線性系統(tǒng)校正中的應(yīng)用2學(xué)時(shí)2學(xué)時(shí)2學(xué)時(shí)2學(xué)時(shí)（8學(xué)時(shí)）第一節(jié)線性系統(tǒng)校正的概念控制系統(tǒng)不可變部分執(zhí)行機(jī)構(gòu)功率放大器檢測裝置可變部分校正裝置使系統(tǒng)滿足給定的性能(設(shè)計(jì)系統(tǒng))一、控制系統(tǒng)的組成

根據(jù)被控對象及其控制系統(tǒng)要求，選擇適當(dāng)?shù)目刂埔?guī)律并設(shè)計(jì)出能使控制系統(tǒng)滿足給定性能指標(biāo)要求的控制器。校正(補(bǔ)償)：通過改變系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，或在系統(tǒng)中增加附加裝置或元件對已有的系統(tǒng)（固有部分）進(jìn)行再設(shè)計(jì)使之滿足性能要求。控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)本質(zhì)上是尋找合適的校正裝置(校正裝置)二、控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)任務(wù)三、控制系統(tǒng)的性能指標(biāo)穩(wěn)態(tài)精度穩(wěn)態(tài)誤差ess過渡過程響應(yīng)特性時(shí)域：上升時(shí)間tr、超調(diào)量Mp、調(diào)節(jié)時(shí)間ts頻域：諧振峰值Mr、增益交界頻率ωc、諧振頻率ωr、帶寬ωb相對穩(wěn)定性 增益裕量Kg、相位裕量(c)擾動(dòng)的抑制 帶寬ωb四、校正方式串聯(lián)校正并聯(lián)校正（反饋校正）復(fù)合校正校正方式選擇需要考慮的因素

系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)；可供選擇的元件；信號(hào)的性質(zhì)；經(jīng)濟(jì)條件；技術(shù)方便程度；其它性能要求（抗干擾性、環(huán)境適應(yīng)性等）；串聯(lián)校正的特點(diǎn)設(shè)計(jì)較簡單，容易對信號(hào)進(jìn)行各種必要的變換，但需注意負(fù)載效應(yīng)的影響。反饋校正的特點(diǎn)可消除系統(tǒng)原有部分參數(shù)對系統(tǒng)性能的影響，元件數(shù)也往往較少。同時(shí)采用串、并聯(lián)校正

性能指標(biāo)要求較高的系統(tǒng)。第二節(jié)線性系統(tǒng)基本控制規(guī)律PID(ProportionalIntegralDerivative)控制：對偏差信號(hào)e(t)進(jìn)行比例、積分和微分運(yùn)算變換后形成的一種控制規(guī)律。比例控制（P）Proportional微分控制（D）積分控制（I）IntegralDerivative線性系統(tǒng)基本控制規(guī)律

P、PI、PD或PID控制

適用于數(shù)學(xué)模型已知及大多數(shù)數(shù)學(xué)模型難以確定的控制系統(tǒng)或過程。

PID控制參數(shù)整定方便，結(jié)構(gòu)靈活一、比例控制（P）比例控制器實(shí)質(zhì)是一種增益可調(diào)的放大器對系統(tǒng)性能的影響正好相反。Kp>1開環(huán)增益加大，穩(wěn)態(tài)誤差減??；幅值穿越頻率增大，過渡過程時(shí)間縮短；系統(tǒng)穩(wěn)定程度變差。原系統(tǒng)穩(wěn)定裕量充分大時(shí)才采用比例控制。Kp<1微分濕控制敢具有們預(yù)測守特性系。Kd就是版微分喂控制熱作用海超前粘于比犯例控炒制作忽用效半果的馬時(shí)間浪間隔就。二、宣比例驅(qū)微分雀（PD蛇）控制轉(zhuǎn)折謀頻率1=Kp/Kd相位撫裕量嘉增加時(shí)，穩(wěn)尋定性提活高；c增大殺，快租速性皮提高Kp飄＝1時(shí)，勉系統(tǒng)患的穩(wěn)態(tài)性總能沒會(huì)有變成化。高頻陣段增而益上筐升，坑降低壟了系間統(tǒng)抗頭干擾炊的能圾力；微分創(chuàng)控制雜僅僅需在系峽統(tǒng)的衡瞬態(tài)贈(zèng)過程講中起蛋作用志，一而般不壩單獨(dú)尸使用另。PD控制拆通過買引入感微分交作用元改善挺了系槽統(tǒng)的惑動(dòng)態(tài)哲性能三、灘比例刪積分稈（PI朵）控制調(diào)節(jié)Ti影響停積分嶼控制鄭作用弄；調(diào)節(jié)Kp既影究響控杯制作兵用的救比例麻部分訪，又兔影響豆積分藝部分誕。由于端存在翼積分亡控制策，PI控制瘋器具慶有記走憶功暫能。轉(zhuǎn)折姐頻率1=1/Ti一個(gè)拐積分羅環(huán)節(jié)撈提高拘系統(tǒng)扛型次系統(tǒng)賤的穩(wěn)伙態(tài)精勿度一個(gè)紡開環(huán)丹零點(diǎn)江彌補(bǔ)扇積分疼環(huán)節(jié)篇對系輔統(tǒng)穩(wěn)報(bào)定性撓的不乞利影累響Kp董＝1系統(tǒng)鈴型次儀提高，計(jì)穩(wěn)態(tài)雅性能改秘善。相位生裕量威略減梢有減月少，什其轉(zhuǎn)方折頻站率應(yīng)豈該盡耳可能備離系脹統(tǒng)剪跪切頻城率遠(yuǎn)差些淹度蠶變差勾。Kp池<勞1系統(tǒng)灘型次般提高裝，穩(wěn)態(tài)垂性能款改善材；系統(tǒng)涉從不鋼穩(wěn)定愉變?yōu)榉€(wěn)踩定；c減小場，快坑速性變差滋。通過品引入限積分扮控制嫌作用工以改度善系姻統(tǒng)的口穩(wěn)態(tài)嗽性能喉。通過陰比例喘控制樓作用剪來調(diào)析節(jié)積膏分作兄用所黑導(dǎo)致述相角杠滯后采對系逢統(tǒng)的護(hù)穩(wěn)定冤性所扎帶來丈的不軌利影祝響。由于模，導(dǎo)另致引閣入PI控制身器后療，系串統(tǒng)的驚相位征滯后菊增加場，因翠此，扎若要水通過PI控制推器改蠶善系咳統(tǒng)的碎穩(wěn)定平性，捉必須萄有Kp<戒1，以降嘆低系君統(tǒng)的暴幅值豈穿越拋頻率阻。四、PI予D控制增加凳了一個(gè)洗零極搶點(diǎn)提臭高穩(wěn)喊態(tài)精屑度，增加插了兩西個(gè)負(fù)紀(jì)實(shí)部掩零點(diǎn)欲提高尖動(dòng)態(tài)內(nèi)性能Kp鳴＝1在低貧頻段，PI槐D控制近器通茫過積雅分控本制作謝用,改善橫了系糟統(tǒng)的脂穩(wěn)態(tài)珍性能