深圳大学机：《自动控制原理》课程教学课件（PPT讲稿）第六章 控制系统的综合与校正

自动控制原理 深圳大学机电与控制工程学院 自动控制原理课程组

自动控制原理 深圳大学机电与控制工程学院 自动控制原理课程组

第6章控制系統的综合与校正 主要内容 控制系统校正的基本概念 常用校正装置及其特性 串联校正的频域法设计 反馈校正与复合校正 PD控制器的参数整定

第6章 控制系统的综合与校正 主要内容 控制系统校正的基本概念 常用校正装置及其特性 串联校正的频域法设计 反馈校正与复合校正 PID控制器的参数整定

6.1系统的设计及校正 系统设计: (1)根据控制系统实际运行的需要,从工程实际出发, 提出系统要达到的各项性能指标 (2)根据被控对象所要完成的任务,合理选择控制方案 及结构形式; (3)根据系统运行状况确定各元件的形式、特性和参数, 构建一个原理样机(系统原型) (4)通过建模分析及仿真和实验研究,建立起满足稳态 和动态过程性能指标的实用系统。 特点:任务复杂,答案不唯一,需要折中

系统设计: （1）根据控制系统实际运行的需要，从工程实际出发， 提出系统要达到的各项性能指标； （2）根据被控对象所要完成的任务，合理选择控制方案 及结构形式； （3）根据系统运行状况确定各元件的形式、特性和参数， 构建一个原理样机（系统原型）； （4）通过建模分析及仿真和实验研究，建立起满足稳态 和动态过程性能指标的实用系统。 特点：任务复杂，答案不唯一，需要折中 6.1 系统的设计及校正

6.1系统的设计及校正 原型系统∶根据控制对象和设计任务(指标),选择执行结构、驱动装 置、传感器、控制器等组成原型系统。但不一定能满足或部分不满足 性能指标要求。 系统校正(系统综合):在原系统的基础上,加结构和参数可调节的 装置或设备,使系统的整个特性发生变化,以满足给定的各项性能指 标 校正是为了弥补原系统的不足而进行的结构调整和参数设计。 附件的装置:校正装置(电路系统、机械装置、液压装置或气动装 置)。 最多的是电气或电路系统或电路网络。→校正网络

原型系统：根据控制对象和设计任务(指标)，选择执行结构、驱动装 置、传感器、控制器等组成原型系统。但不一定能满足或部分不满足 性能指标要求。 系统校正（系统综合）：在原系统的基础上，加结构和参数可调节的 装置或设备，使系统的整个特性发生变化，以满足给定的各项性能指 标. 校正是为了弥补原系统的不足而进行的结构调整和参数设计。 附件的装置：校正装置（电路系统、机械装置、液压装置或气动装 置）。 最多的是电气或电路系统或电路网络。 校正网络 6.1 系统的设计及校正

6.1系统的设计及校正 校正装置或校正网络 性能指标:(稳态和动态) 稳态:稳态误差静态(位置速度加速度)误差系数 动态:o%,ts,tr(时域) 截止频率相角裕度,幅值裕度,中频带宽度 谐振频率带宽频率谐振峰值 (频域)

性能指标:（稳态和动态） 稳态: 稳态误差,静态(位置,速度,加速度)误差系数 动态: σ%, ts, tr （时域） 截止频率,相角裕度, 幅值裕度, 中频带宽度 谐振频率,带宽频率,谐振峰值 （频域） 校正装置或校正网络 6.1 系统的设计及校正

6.1系统的设计及校正 校正方式(结构 -G(s) G(S)+G(s) G(s) (s) H(S 反馈校正 串联校正 使用最多的是串联校正 反馈校正使用在局部反馈中

6.1 系统的设计及校正 校正方式（结构） 反馈校正 Gc (s) G(s) H(s) 串联校正 Gc (s) G(s) H(s) 使用最多的是串联校正 反馈校正使用在局部反馈中

6.1系统的设计及校正 校正方式(结构 N 前馈校正 N R前馈 控制器对象C 校正 控制器对象C 前馈校正 前馈校正 控制器 )对象 R 控制器对象 复合控制校正

6.1 系统的设计及校正 前馈 校正 控制器 对象 R C N 前馈校正 控制器 对象 N C 前馈校正 控制器 对象 R C 前馈校正 控制器 对象 R C N 复合控制校正 校正方式（结构）

6.1系统的设计及校正 校正设计方法 频域校正法 (谐振峰值,谐振频率,带宽,截止频率,相角裕度,幅值裕度) 根轨迹校正法 (峰值时间,超调量,调节时间转换闭环极点) 分析法(试探法) 综合法(期望特性法)

6.1 系统的设计及校正 分析法（试探法） 综合法（期望特性法） 校正设计方法 • （谐振峰值，谐振频率，带宽，截止频率，相角裕度，幅值裕度） 频域校正法 • （峰值时间，超调量，调节时间转换闭环极点） 根轨迹校正法

6.1系统的设计及校正 在串联校正中采用基本控制律 rt) Ges) 比例P)控制律 u(t)=k,e(t c(t) u(t)=k,(e(t)+le(t) 比例-微分(PD控制律 比例-积分(P控制律 u(0)=K (e(1)+ e(r)dt) 比例积分微分PD控制律“()=4(0+7e(lrx+r(O

6.1 系统的设计及校正 在串联校正中采用基本控制律 比例(P)控制律 比例-微分(PD)控制律 比例-积分(PI)控制律 比例-积分-微分(PID)控制律 u(t) K e(t) = p Gc (s) r(t) c(t) u(t) e(t) u(t) K (e(t) T e(t)) p d = +  ( ) ) 1 ( ) ( ( ) 0 = + t i p e d T u t K e t   ( ) ( )) 1 ( ) ( ( ) 0 = + + t d i p e d T e t T u t K e t   

6.1系统的设计及校正 在串联校正中采用基本控制律 ·比例(P)控制律 rt Gs ()=K,e(t c K增大>开环增益增大 特点:稳定性?根轨迹分析 稳态? 动态?

6.1 系统的设计及校正 • 比例（P）控制律 Gc (s) r(t) c(t) u(t) e(t) Kp增大→ 开环增益增大 特点：稳定性？根轨迹分析 稳态？ 动态？ 在串联校正中采用基本控制律 u(t) K e(t) = p