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三階控制系統校正裝置設計與模擬實驗報告

發布時間:2025-01-10 13:22:55

❶ 自控里要用校正裝置校正系統時,怎樣判斷採用哪種校正裝置最好

自控里要用校正裝置校正系統時,怎樣判斷採用哪種校正裝置最好?

常用的基本方法有根軌跡法和頻率響應法兩種。 ① 軌跡法設計校正裝置 當效能指標以時間域量值(超調量、上升時間、過渡過程時間等)給出時,採用根軌跡法進行設計一般較為有效。設計時,先根據效能指標,在s的復數平面上,確定出閉環主導極點對的位置。隨後,畫出未加校正時系統的根軌跡圖,用它來確定只調整系統增益值能否產生閉環主導極點對。如果這樣做達不到目的,就需要引入適當的校正裝置。校正裝置的型別和引數,根據根軌跡在閉環主導極點對附近的形態進行選取和計算確定。一旦校正裝置決定後,就可畫出校正後系統的根軌跡圖,以確定除主導極點對以外的其他閉環極點。當其他閉環極點對系統過渡過程效能只產生很小影響時,可認為設計已完成,否則還須修正設計。 ② 用頻率響應法設計校正裝置 在採用頻率響應法進行設計時,常選擇頻率域的效能如相角裕量、增益裕量、頻寬等作為設計指標。如果給定效能指標為時間域的形式,則應先化成等價的頻率域形式。通常,設計是在波德圖上進行的。在波德圖上,先畫出滿足效能指標的期望對數幅值特性曲線,它由三個部分組成:低頻段用以表徵閉環系統應具有的穩態精度;中頻段表徵閉環系統的相對穩定性如相角裕量和增益裕量等,它是期望對數幅值特性中的主要部分;高頻段表徵系統的復雜性。然後,在同一波德圖上,再畫出系統不可變動部分的對數幅值特性曲線,它是根據其傳遞函式來作出的。所需串聯校正裝置的特性曲線即可由這兩條特性曲線之差求出,在經過適當的簡化後可定出校正裝置的型別和引數值。 不論是採用根軌跡法還是頻率響應法,設計中常常有一個反復的修正過程,其中設計者的經驗起著重要的作用。設計的結果也往往不是唯一的,需要結合效能、成本、體積等方面的考慮,選擇一種合理的方案。

超前校正裝置和滯後校正裝置各利用校正裝置的什麼特性對系統進行校正?

1.超前校正的目的是改善系統的動態效能,實現在系統靜態效能不受損的前提下,提高系統的動態效能。通過加入超前校正環節,利用其相位超前特性來增大系統的相位裕度,改變系統的開環頻率特性。一般使校正環節的最大相位超前角出現在系統新的穿越頻率點。
2.滯後校正通過加入滯後校正環節,使系統的開環增益有較大幅度增加,同時又使校正後的系統動態指標保持原系統的良好狀態。它利用滯後校正環節的低通濾波特性,在不影響校正後系統低頻特性的情況下,使校正後系統中高頻段增益降低,從而使其穿越頻率前移,達到增加系統相位裕度的目的。
3.滯後-超前校正適用於對校正後系統的動態和靜態效能有更多更高要求的場合。施加滯後-超前校正環節,主要是利用其超前部分增大系統的相位裕度,以改善系統的動態效能;利用其滯後部分改善系統的靜態效能。

有源校正裝置和無源校正裝置的特點

無源校正網路:阻容元件優點:校正元件的特性比較穩定。缺點:由於輸出阻抗較高而輸入阻抗較低,要另加放大器並進行隔離,沒有放大增益,只有衰減。有源校正

超前校正裝置和滯後校正裝置的傳遞函式有何不同?他們多利用校正裝置的什麼特性對系統進行校正?

超前校虛改正:Gc(s)=(a*Td*s+1)/(a*(Td*s+1)).其中a>1, a越大,校正作用越強
滯後校正:Gc(s)=(B*T*s+1)/(T*s+1),其中B<1
超前校正裝置利用相角超前特性增大相角裕量,利用正斜率幅頻特性提高幅穿拿讓(截止)頻率,從而改善暫態效能。應選擇裝置的最大超前角頻率等於系統的幅穿頻率。
滯後校正裝置利用幅值衰減特性,使截止頻率下降,從而增大穩定裕量,改善響應的平穩性,但快速性降低。

2. 除超前校正裝置外,還有什麼型別校正裝置?它們的特點是什麼?如何選用校正裝置的

利用超前網路或PD控制器進行串聯校正,超前校正裝置。
利用滯後網路或PI控制器進行串聯校正,滯後校正裝置。

常用的電氣校正裝置

控制消譽局工程中用得最廣的是電氣校正裝置,它不但可應用於電的控制系統, 而且通過將非電量訊號轉換成電量訊號,還可應用於非電的控制系統。控制系統 的設計問題常常可以歸結為設計適當型別和適當引數值的校正裝置。校正裝置可 以補償系統不可變動部分(由控制物件、執行機構和量測部件組成的部分)在特 性上的缺陷,使校正後的控制系統能滿足事先要求的效能指標。常用的效能指標 形式可以是時間域的指標,如上升時間、超調量、過渡過程時間等(見過渡過程), 也可以是頻率域的指標,如相角裕量、增益裕量(見相對穩定性)、諧振峰值、 頻寬(見頻率響應)等。 常用的串聯校正裝置有超前校正、滯後校正、滯後-超前校正三種類型。 在許多情況下,它們都是由電阻、電容按不同方式連線成的一些四端網路。各類 校正裝置的特性可用它們的傳遞函式來表示,此外也常採用頻率響應的波德圖來 表示。不同型別的校正裝置對訊號產生不同的校正作用,以滿足不同要求的控制 系統在改善特性上的需要。在工業控制系統如溫度控制系統、流量控制系統中, 串聯校正裝置採用有源網路的形式,並且製成通用性的調節器,稱為PID(比例 -積分-微分)調節器,它的校正作用與滯後-超前校正裝置類同。 自動控制原理課程設計 第一章 課程設計的目的及題目 -2- 一、課程設計的目的及題目 1.1 課程設計的目的 1)掌握自動控制原理的時域分析法,根軌跡法,頻域分析法,以及各種補 償(校正)裝置的作用及用法,能夠利用不同的分析法對給定系統進行效能分 析,能根據不同的系統性能指標要求進行合理的系統設計,並除錯滿足系統的 指標。 2)學會使用MATLAB 語言及Simulink 動態模擬工具進行系統模擬與除錯。 1.2 課程設計的題目 已知單位負反饋系統的開環傳遞函式 0 K ( ) ( 1 0 ) ( 6 0 ) G S S S S    ,試用頻率法 設計串聯超前——滯後校正裝置,使(1)輸入速度為 1 r ad s 時,穩態誤差不大 於 1 126 rad 。(2)相位裕度 0 3 0   ,截止頻率為 20 rad s 。(3)放大器的增益不 變。 自動控制原理課程設計 第二章 課程設計的任務及要求 -3- 二、課程設計的任務及要求 2.1 課程設計的任務 設計報告中,根據給定的效能指標選擇合適的校正方式對原系統進行校正 (須寫清楚校正過程),使其滿足工作要求。然後利用MATLAB 對未校正系統和 校正後系統的效能進行比較分析,針對每一問題分析時應寫出程式,輸出結果圖 和結論。最後還應寫出心得體會與參考文獻等。 2.2 課程設計的要求 1)首先,根據給定的效能指標選擇合適的校正方式對原系統進行校正,使 其滿足工作要求。要求程式執行的結果中有校正裝置傳遞函式和校正後系統開環 傳遞函式,校正裝置的引數T,  等的值。 2)利用MATLAB 函式求出校正前與校正後系統的特徵根,並判斷其系統是 否穩定,為什麼? 3)利用MATLAB 作出系統校正前與校正後的單位脈沖響應曲線,單位階躍 響應曲線,單位斜坡響應曲線,分析這三種曲線的關系。求出系統校正前與校正 後的動態效能指標σ%、tr、tp、ts 以及穩態誤差的值,並分析其有何變化。 4)繪制系統校正前與校正後的根軌跡圖,並求其分離點、匯合點及與虛軸 交點的座標和相應點的增益 K  值,得出系統穩定時增益 K  的變化范圍。繪制系 統校正前與校正後的Nyquist 圖,判斷系統的穩定性,並說明理由。 5)繪制系統校正前與校正後的Bode 圖,計算系統的幅值裕量,相位裕量, 幅值穿越頻率和相位穿越頻率。判斷系統的穩定性,並說明理由。 自動控制原理課程設計

控制系統的校正裝置可分為:

控制系統的校正裝置可分為串聯校正裝置和反饋校正裝置。

試設計一個串聯校正裝置

這可以參考自控原理中的解答過程啊

已知某串聯校正裝置的傳遞函式為(0.2s+1)/(2.0s+1),則它是什麼校正裝置。

樓主你好,對於分子分母均為一階的校正裝置,只有可能是很簡單的超前或滯後校正.
所謂超前滯後,指的是校正裝置帶來的相角變化.
在Bode圖中,兩種校正裝置兩端斜率均為0dB/dec,只在中間斜率有不同
超前校正裝置為0dB/dec→20dB/dec→0dB/dec
幅頻曲線表現為橫→斜率正→橫,此時才可以帶來正的相角
滯後校正裝置則為0dB/dec→-20dB/dec→0dB/dec
幅頻曲線表現為橫→斜率負→橫

兩者均為分子分母1階的傳遞函式,其差別僅在於是如何轉折的
超前校正裝置在第一個轉折頻率處,斜率從0變到20,也就是說,分子對應的w是第一個轉折頻率,也就是說在G(s)=(s/w1+1)/(s/w2+1)中,需要w1<w2.
而滯後校正裝置則恰好相反

在本題中,G(s)=(s/5+1)/(s/0.5+1),很顯然第一個轉折頻率是w=0.5,此環節位於分母上,會將幅頻曲線往下拉,帶來滯後的相角,因此為滯後校正裝置

自控原理超前校正:求校正系統

時間響應指標,用根軌跡設計方法。
根據指標,按二階系統求出阻尼比和wn,根軌跡應該過此點。
ts增加,因此用超前校正。
校正的具體引數求法,參考書上根軌跡超前校正設計方法

❷ 自動控制原理中三頻段理論是什麼

1. 三頻段理論涉及低頻、中頻以及高頻段,這三個頻段各自反映了自動控制系統的不同特性。
2. 在低頻段,重點關注系統的穩態精度和響應速度,這直接關聯到系統的開環增益(K)和系統型別(v)。
3. 中頻段主要揭示系統的穩定性和動態性能。系統的幅值剪切頻率和中頻段的相頻剪切頻率在此段確定,它們分別對應系統的幅值裕度(h)和相角裕度(γ)。系統的調節時間、峰值時間和超調量等動態性能參數也由相角裕度和剪切頻率決定。
4. 高頻段則顯示系統的抗干擾能力,其中分貝斜率的大小是衡量這種能力的關鍵。分貝斜率越大,系統對高頻雜訊的抑制能力越強。
5. 在設計控制系統或其校正裝置時,三頻段特性非常重要。每個頻段都側重於影響系統的特定特性。
6. 通常,期望系統在穿越頻率附近的斜率為-20dB/十倍頻程,以確保中頻段的幅值和相角變化平緩,從而提供足夠的裕度。若斜率更陡,如-40dB/十倍頻程,系統可能穩定也可能不穩定。相角裕度應保持在30°至60°之間,幅值裕度應大於6dB,以確保對於參數變化,系統保持穩定性和良好的動態性能。
7. 請注意,三頻段理論僅適用於單位反饋的最小相位系統。

❸ 什麼是自動控制的串聯校正,分哪幾種類型

對自動控制系統的開環特性進行修改,是通過添加校正裝置來實現的。常見的校正類型包括相位超前校正、相位滯後校正和相位滯後一超前校正。當系統在靜止和動態性能上無法達到所需指標時,就需要進行校正。相位校正的目的是調整系統的頻率響應特性,相位超前校正能提高系統的相位裕度,相位滯後校正則減少系統的相位滯後,相位滯後一超前校正則是這兩種校正的組合,可以同時改善系統的穩定性和動態響應。

根據校正裝置在系統中的位置,可以將其分為串聯校正和反饋校正。串聯校正又可以根據校正環節對系統頻率特性相位的影響分為上述三種類型。串聯校正裝置可以是無源的也可以是有源的,有源校正裝置常見的有比例-微分(PD)校正裝置和比例-積分(PI)校正裝置。無源校正裝置通常由電阻、電容和電感組成,有源校正裝置則需要電源供給。

控制系統校正的目標是優化動態性能指標,包括超調量、調節時間和上升時間等。在復數域中,根軌跡設計是通過調整閉環極點在復平面上的分布來實現的,特定區域的限制決定了系統階躍響應中各階分量的衰減速度和阻尼比。設計系統校正的方法大致可分為三類:頻率法、根軌跡法和等效結構與傳遞函數法。頻率法通過調整校正裝置的Bode圖來修改原系統的Bode圖,以達到預期的頻率響應特性。根軌跡法則通過引入新的開環零極點來改變系統的根軌跡。等效結構與傳遞函數法則利用典型模型通過參數對比來實現。

❹ 自動控制原理中如何選用校正裝置的型別

自動控制原理中如何選用校正裝置的型別

1、採用串聯校正往往同時需要引入附加放大器,以提高增益並起隔離作用。
2、對於並聯校正,訊號總是從功率較高的點傳輸到功率較低的點,無須引入附加放大器,所需元件數目常比串聯校正為少。在控制系統設計中採用哪種校正,常取決於校正要求、訊號性質、系統各點功率、可選用的元件和經濟性等因素。

自動控制原理如何學習

其實我是過來人,學好自控真得並不難!關鍵是一些基礎概念和基礎公式要理清,比如開環和閉環、二階系統的傳函標準式、穩定裕度之類的,一些問題要先想,不懂再問!學習時能預習最好,課後再花點小時間回顧,整理一個大的框架,著重掌握就基本上可以了。
大的分現代控制理論和經典控制理論。
現代控制理論控主要掌握狀態空間表示式(三種控制系統的描述方式之一,其他兩種是經典控制理論裡面的微分方程和傳遞函式也是重點)和結構圖、狀態方程的解(主要研究求解矩陣指數或者狀態轉移矩陣)、系統的能控性與能觀性的判斷方式、如何用李雅普洛方法(主要是第二方法)判斷系統的穩定性、狀態反饋的應用(包括極點配置、實現解耦和為了能夠實現狀態反饋而建立的狀態觀測器),後面的最優控制和狀態估計了解就行。
經典控制理論中,主要掌握線性系統的三種不同分析法——時域法(以二階為主)、根軌跡法(8個性質)和頻域分析法(側重點不同,目的都是研究系統的效能指標)、以及這三種方法對應判斷系統穩定的方法(勞斯判據、直接讀圖位於左半平面、和奈氏判據)、離散系統的訊號取樣和穩定性判據(類比勞斯判據)、非線性系統的兩種分析法、至於線性系統的校正,了解就行。
此外,做一些相關的題目基本上就差不多了。書嘛,不用拘泥於一本書,多看看其他的書目,我學習的是胡壽松的,選看的是北航的書,從其他的書上,可以發現很多新的東西。以上是我的學習過程和感想,僅供參考,希望對你有幫助!

如何看懂自動控制原理圖?

你說的自動控制原理圖是系統結構圖吧,這個圖其實是實際系統的一種抽象,你要想看懂並設計一個圖,先要找本自控原理教材學習一下,這樣的書應該有很多,自動化專業的都有,:jingpinke./ 這個網站上還有課程視訊,你可以自己找一找看一看

自動控制原理中衰減率的概念

衰減率是指每經過一個波動周期,被調量波動幅值減少的百分數
也就是同方向的兩個相鄰波的前一個波幅減去後一個波幅之差與前一個波幅的比值

matlab在自動控制原理中的應用的緒論

下面含有具體方法 你可以把具體例子刪去 就是緒論 當然也可以不刪 我也是自動化專業的 最近也在課程設計 以往在電廠自動化專業學生進行畢業設計過程中,常常需要進行大量的數學運算。在當今計算機時代,通常的做法是藉助高階語言Basic、Fortran或C語言等編制計算程式,輸入計算機做近似計算。但是這需要熟練的掌握所運用的語法規則與編製程式的相關規定,而且編製程式不容易,費時費力。 目前,比較流行的控制系統模擬軟體是MATLAB。1980年美國的Cleve Moler 博士研製的MATLAB環境(語言)對控制系統的理論及計算機輔助設計技術起到了巨大的推動作用。由於MATLAB的使用極其容易,不要求使用者具備高深的數學與程式語言的知識,不需要使用者深刻了解演演算法與程式設計技巧,且提供了豐富的矩陣處理功能,因此控制理論領域的研究人員很快注意到了這樣的特點。尤其MATLAB應用在電廠自動化專業的畢業設計的計算機模擬上,更體現出它巨大的優越性和簡易性。 使用MATLAB對控制系統進行計算機模擬的主要方法是:以控制系統的傳遞函式為基礎,使用MATLAB的Simulink工具箱對其進行計算機模擬研究。 1.時域分析中效能指標 為了保證電力生產裝置的安全經濟執行,在設計電力自動控制系統時,必須給出明確的系統性能指標,即控制系統的穩定性、准確性和快速性指標。通常用這三項技術指標來綜合評價一個系統的控制水平。對於一個穩定的控制系統,定量衡量效能的好壞有以下幾個效能指標:(1)峰值時間tp;(2)調節時間ts;(3)上升時間tr;(4)超調量Mp%。 怎樣確定控制系統的效能指標是控制系統的分析問題;怎樣使自動控制系統的效能指標滿足設計要求是控制系統的設計與改造問題。在以往進行設計時,都需要通過效能指標的定義徒手進行大量、復雜的計算,如今運用MATLAB可以快速、准確的直接根據響應曲線得出效能指標。例如:求如下二階系統的效能指標: 首先用MATLAB在命令視窗編寫如下幾條簡單命令: num=[3]; %傳遞函式的分子多項式系數矩陣 den=[1 1.5 3]; %傳遞函式的分母多項式系數矩陣 G=tf(num,den); %建立傳遞函式 grid on; %圖形上出現表格 step(G) %繪制單位階躍響應曲線 通過以上命令得到單位階躍響應曲線如圖1,同時在曲線上根據效能指標的定義單擊右鍵,則分別可以得到此系統的效能指標:峰值時間tp=1.22s;調節時間ts=4.84s;上升時間tr=0.878s;超調量Mp%=22.1%。 圖1 二階系統階躍響應及效能指標 2.具有延遲環節的時域分析 在許多實際的電力控制系統中,有不少的過程特性(物件特性)具有較大的延遲,例如多容水箱。對於具有延遲過程的電力控制無法保證系統的控制質量,因此進行設計時必須考慮實際系統存在遲延的問題,不能忽略。所以設計的首要問題是在設計系統中建立遲延環節的數學模型。 在MATLAB環境下建立具有延遲環節的數學模型有兩種方法。 例:試模擬下述具有延遲環節多容水箱的數學模型的單位階躍響應曲線: 方法一:在MATLAB命令視窗中用函式pade(n,T) num1=1;den1=conv([10,1],[5,1]);g1=tf(num1,den1); [num2,den2]=pade(1,10);g2=tf(num2,den2); g12=g1*g2; step(g12) 圖2 延遲系統階躍響應曲線 方法二:用Simulink模型視窗中的Transport Delay(對輸入訊號進行給定的延遲)模組 首先在Simulink模型視窗中繪制動態結構圖,如圖3所示。 圖3 遲延系統的SIMULINK實現 然後雙擊示波器模組,從得到的曲線可以看出,與方法一的結果是相同。 3.穩定性判斷的幾種分析方法 穩定性是控制系統能否正常工作的首要條件,所以在進行控制系統的設計時首先判別系統的穩定性。而在自動控制理論的學習過程中,對判別穩定性一般採用勞斯穩定判據的計算來判別。對於高階系統,這樣的方法計算過程繁瑣且復雜。運用MATLAB來判斷穩定性不僅減少了計算量,而且准確。 3.1 用root(G . den{1})命令根據穩定充分必要條件判斷 例

自動控制原理好學不?

幽默了
不知道你是學 經典控制理論還是現代控制理論
不管學那個 你要有 高等數學 大學物理 電工基礎 訊號與系統 數位電子基礎 類比電子基礎
這六門基礎課。
當然高數 和 訊號 主要是 卷積 傅立葉變換和 拉氏變換 泰勒級數
不多的東西

自動控制原理!根軌跡?

根軌跡是開環系統某一引數從零變化到無窮大時,閉環系統特徵根在s平面上變化的軌跡。可分成常義根軌跡和廣義根軌跡。根軌跡有180度、零度根軌跡和參量根軌跡。根軌跡是開環系統的增益從零變化到無窮大時,閉環系統特徵根在s平面上變化的軌跡。所以1.如果根軌跡全部位於S平面左側,就表示無論增益怎麼改變,特徵根全部具有負實部,則系統就是穩定的。2.如果根軌跡在虛軸上,表示臨界穩定,也就是不斷振盪。3.如果根軌跡根軌跡全部都在S右半平面,則表示無論選擇什麼引數,系統都是不穩定的。也就是說增益在一定范圍內變化時,系統可以保持穩定,但是當增益的變化超過這一閾值時,系統就會變得不穩定,而這一閾值就是出現在根軌跡與虛軸的交點上,在這一點系統臨界穩定。最終可有增益的取值范圍判斷系統的穩定性。

自動控制原理哪章講pid了

控制系統的校正那一章,串聯校正部分

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