自动控制原理第六PPT学习教案.pptx

【自动控制原理】是控制系统理论的核心内容，主要研究如何通过控制器设计使系统达到期望的动态和稳态性能。本教程重点介绍了如何通过频域法进行系统校正，以实现特定的控制性能指标。 系统稳态误差是衡量控制系统精度的关键指标。在本例中，为了确保稳态误差小于0.01，需要调整控制器参数K。通过Routh稳定性判据，得知系统稳定条件是0<K<81，同时为了满足误差要求，K必须大于100。这种矛盾表明需要引入某种调节器来同时满足稳态误差和稳定性要求。 频域法校正原理通过分析系统的幅相特性来优化控制性能。当K=100时，系统的幅相曲线会包围(-1,j0)点，导致系统不稳定。为解决这一问题，可以设定一个谐振峰值Mr=1.25的等M圆，并让G(jω)与之相切，这样既能保持K=100以满足稳态误差要求，又能改善瞬态性能。校正策略分为两种：相角超前校正和相位滞后校正。前者通过在高频段增加正相角来改变G(jω)的轨迹，后者则通过减小高频段的幅值，即顺时针旋转G(jω)的低频段。 Bode图是一种有效的工具，用于可视化这些校正策略的效果。通过观察增益和相位裕量，可以看到不同的K值如何影响系统的稳定性和响应速度。例如，K=100时的增益裕量和相角裕量不足以保证稳定性，而适当调整后的新增益和相位裕量则可以满足既定性能指标。 性能指标的选择应当基于实际需求，主要包括穿越频率、谐振峰值、超调量和调节时间等。例如，谐振峰值Mr与超调量及调节时间有关，它们共同决定了系统的动态响应质量。在设计过程中，还要考虑输入信号（通常为低频）和噪声信号（通常是高频）的处理，选择合适的带宽以准确再现输入信号并抑制噪声。 常见的校正方式包括串联校正、反馈校正和前馈校正。串联校正常用于前向通道的低能量部位，简单易行，可灵活变换信号。反馈校正则通过信号从高功率点到低功率点的传递，可以抑制参数波动和非线性因素的影响。前馈校正通过对输入信号或扰动信号进行变换，直接抵消扰动影响，提高系统性能。 自动控制原理的学习涉及到系统稳定性分析、频域校正方法以及不同类型的校正方式，这些都是设计高效控制器的基础，对于理解和优化控制系统至关重要。