❶ 自控里要用校正装置校正系统时,怎样判断采用哪种校正装置最好
常用的基本方法有根轨迹法和频率响应法两种。 ① 轨迹法设计校正装置 当效能指标以时间域量值(超调量、上升时间、过渡过程时间等)给出时,采用根轨迹法进行设计一般较为有效。设计时,先根据效能指标,在s的复数平面上,确定出闭环主导极点对的位置。随后,画出未加校正时系统的根轨迹图,用它来确定只调整系统增益值能否产生闭环主导极点对。如果这样做达不到目的,就需要引入适当的校正装置。校正装置的型别和引数,根据根轨迹在闭环主导极点对附近的形态进行选取和计算确定。一旦校正装置决定后,就可画出校正后系统的根轨迹图,以确定除主导极点对以外的其他闭环极点。当其他闭环极点对系统过渡过程效能只产生很小影响时,可认为设计已完成,否则还须修正设计。 ② 用频率响应法设计校正装置 在采用频率响应法进行设计时,常选择频率域的效能如相角裕量、增益裕量、频宽等作为设计指标。如果给定效能指标为时间域的形式,则应先化成等价的频率域形式。通常,设计是在波德图上进行的。在波德图上,先画出满足效能指标的期望对数幅值特性曲线,它由三个部分组成:低频段用以表征闭环系统应具有的稳态精度;中频段表征闭环系统的相对稳定性如相角裕量和增益裕量等,它是期望对数幅值特性中的主要部分;高频段表征系统的复杂性。然后,在同一波德图上,再画出系统不可变动部分的对数幅值特性曲线,它是根据其传递函式来作出的。所需串联校正装置的特性曲线即可由这两条特性曲线之差求出,在经过适当的简化后可定出校正装置的型别和引数值。 不论是采用根轨迹法还是频率响应法,设计中常常有一个反复的修正过程,其中设计者的经验起着重要的作用。设计的结果也往往不是唯一的,需要结合效能、成本、体积等方面的考虑,选择一种合理的方案。
1.超前校正的目的是改善系统的动态效能,实现在系统静态效能不受损的前提下,提高系统的动态效能。通过加入超前校正环节,利用其相位超前特性来增大系统的相位裕度,改变系统的开环频率特性。一般使校正环节的最大相位超前角出现在系统新的穿越频率点。
2.滞后校正通过加入滞后校正环节,使系统的开环增益有较大幅度增加,同时又使校正后的系统动态指标保持原系统的良好状态。它利用滞后校正环节的低通滤波特性,在不影响校正后系统低频特性的情况下,使校正后系统中高频段增益降低,从而使其穿越频率前移,达到增加系统相位裕度的目的。
3.滞后-超前校正适用于对校正后系统的动态和静态效能有更多更高要求的场合。施加滞后-超前校正环节,主要是利用其超前部分增大系统的相位裕度,以改善系统的动态效能;利用其滞后部分改善系统的静态效能。
无源校正网路:阻容元件优点:校正元件的特性比较稳定。缺点:由于输出阻抗较高而输入阻抗较低,要另加放大器并进行隔离,没有放大增益,只有衰减。有源校正
超前校虚改正:Gc(s)=(a*Td*s+1)/(a*(Td*s+1)).其中a>1, a越大,校正作用越强
滞后校正:Gc(s)=(B*T*s+1)/(T*s+1),其中B<1
超前校正装置利用相角超前特性增大相角裕量,利用正斜率幅频特性提高幅穿拿让(截止)频率,从而改善暂态效能。应选择装置的最大超前角频率等于系统的幅穿频率。
滞后校正装置利用幅值衰减特性,使截止频率下降,从而增大稳定裕量,改善响应的平稳性,但快速性降低。
利用超前网路或PD控制器进行串联校正,超前校正装置。
利用滞后网路或PI控制器进行串联校正,滞后校正装置。
控制消誉局工程中用得最广的是电气校正装置,它不但可应用于电的控制系统, 而且通过将非电量讯号转换成电量讯号,还可应用于非电的控制系统。控制系统 的设计问题常常可以归结为设计适当型别和适当引数值的校正装置。校正装置可 以补偿系统不可变动部分(由控制物件、执行机构和量测部件组成的部分)在特 性上的缺陷,使校正后的控制系统能满足事先要求的效能指标。常用的效能指标 形式可以是时间域的指标,如上升时间、超调量、过渡过程时间等(见过渡过程), 也可以是频率域的指标,如相角裕量、增益裕量(见相对稳定性)、谐振峰值、 频宽(见频率响应)等。 常用的串联校正装置有超前校正、滞后校正、滞后-超前校正三种类型。 在许多情况下,它们都是由电阻、电容按不同方式连线成的一些四端网路。各类 校正装置的特性可用它们的传递函式来表示,此外也常采用频率响应的波德图来 表示。不同型别的校正装置对讯号产生不同的校正作用,以满足不同要求的控制 系统在改善特性上的需要。在工业控制系统如温度控制系统、流量控制系统中, 串联校正装置采用有源网路的形式,并且制成通用性的调节器,称为PID(比例 -积分-微分)调节器,它的校正作用与滞后-超前校正装置类同。 自动控制原理课程设计 第一章 课程设计的目的及题目 -2- 一、课程设计的目的及题目 1.1 课程设计的目的 1)掌握自动控制原理的时域分析法,根轨迹法,频域分析法,以及各种补 偿(校正)装置的作用及用法,能够利用不同的分析法对给定系统进行效能分 析,能根据不同的系统性能指标要求进行合理的系统设计,并除错满足系统的 指标。 2)学会使用MATLAB 语言及Simulink 动态模拟工具进行系统模拟与除错。 1.2 课程设计的题目 已知单位负反馈系统的开环传递函式 0 K ( ) ( 1 0 ) ( 6 0 ) G S S S S ,试用频率法 设计串联超前——滞后校正装置,使(1)输入速度为 1 r ad s 时,稳态误差不大 于 1 126 rad 。(2)相位裕度 0 3 0 ,截止频率为 20 rad s 。(3)放大器的增益不 变。 自动控制原理课程设计 第二章 课程设计的任务及要求 -3- 二、课程设计的任务及要求 2.1 课程设计的任务 设计报告中,根据给定的效能指标选择合适的校正方式对原系统进行校正 (须写清楚校正过程),使其满足工作要求。然后利用MATLAB 对未校正系统和 校正后系统的效能进行比较分析,针对每一问题分析时应写出程式,输出结果图 和结论。最后还应写出心得体会与参考文献等。 2.2 课程设计的要求 1)首先,根据给定的效能指标选择合适的校正方式对原系统进行校正,使 其满足工作要求。要求程式执行的结果中有校正装置传递函式和校正后系统开环 传递函式,校正装置的引数T, 等的值。 2)利用MATLAB 函式求出校正前与校正后系统的特征根,并判断其系统是 否稳定,为什么? 3)利用MATLAB 作出系统校正前与校正后的单位脉冲响应曲线,单位阶跃 响应曲线,单位斜坡响应曲线,分析这三种曲线的关系。求出系统校正前与校正 后的动态效能指标σ%、tr、tp、ts 以及稳态误差的值,并分析其有何变化。 4)绘制系统校正前与校正后的根轨迹图,并求其分离点、汇合点及与虚轴 交点的座标和相应点的增益 K 值,得出系统稳定时增益 K 的变化范围。绘制系 统校正前与校正后的Nyquist 图,判断系统的稳定性,并说明理由。 5)绘制系统校正前与校正后的Bode 图,计算系统的幅值裕量,相位裕量, 幅值穿越频率和相位穿越频率。判断系统的稳定性,并说明理由。 自动控制原理课程设计
控制系统的校正装置可分为串联校正装置和反馈校正装置。
这可以参考自控原理中的解答过程啊
楼主你好,对于分子分母均为一阶的校正装置,只有可能是很简单的超前或滞后校正.
所谓超前滞后,指的是校正装置带来的相角变化.
在Bode图中,两种校正装置两端斜率均为0dB/dec,只在中间斜率有不同
超前校正装置为0dB/dec→20dB/dec→0dB/dec
幅频曲线表现为横→斜率正→横,此时才可以带来正的相角
滞后校正装置则为0dB/dec→-20dB/dec→0dB/dec
幅频曲线表现为横→斜率负→横
两者均为分子分母1阶的传递函式,其差别仅在于是如何转折的
超前校正装置在第一个转折频率处,斜率从0变到20,也就是说,分子对应的w是第一个转折频率,也就是说在G(s)=(s/w1+1)/(s/w2+1)中,需要w1<w2.
而滞后校正装置则恰好相反
在本题中,G(s)=(s/5+1)/(s/0.5+1),很显然第一个转折频率是w=0.5,此环节位于分母上,会将幅频曲线往下拉,带来滞后的相角,因此为滞后校正装置
时间响应指标,用根轨迹设计方法。
根据指标,按二阶系统求出阻尼比和wn,根轨迹应该过此点。
ts增加,因此用超前校正。
校正的具体引数求法,参考书上根轨迹超前校正设计方法
❷ 自动控制原理中三频段理论是什么
1. 三频段理论涉及低频、中频以及高频段,这三个频段各自反映了自动控制系统的不同特性。
2. 在低频段,重点关注系统的稳态精度和响应速度,这直接关联到系统的开环增益(K)和系统型别(v)。
3. 中频段主要揭示系统的稳定性和动态性能。系统的幅值剪切频率和中频段的相频剪切频率在此段确定,它们分别对应系统的幅值裕度(h)和相角裕度(γ)。系统的调节时间、峰值时间和超调量等动态性能参数也由相角裕度和剪切频率决定。
4. 高频段则显示系统的抗干扰能力,其中分贝斜率的大小是衡量这种能力的关键。分贝斜率越大,系统对高频噪声的抑制能力越强。
5. 在设计控制系统或其校正装置时,三频段特性非常重要。每个频段都侧重于影响系统的特定特性。
6. 通常,期望系统在穿越频率附近的斜率为-20dB/十倍频程,以确保中频段的幅值和相角变化平缓,从而提供足够的裕度。若斜率更陡,如-40dB/十倍频程,系统可能稳定也可能不稳定。相角裕度应保持在30°至60°之间,幅值裕度应大于6dB,以确保对于参数变化,系统保持稳定性和良好的动态性能。
7. 请注意,三频段理论仅适用于单位反馈的最小相位系统。
❸ 什么是自动控制的串联校正,分哪几种类型
对自动控制系统的开环特性进行修改,是通过添加校正装置来实现的。常见的校正类型包括相位超前校正、相位滞后校正和相位滞后一超前校正。当系统在静止和动态性能上无法达到所需指标时,就需要进行校正。相位校正的目的是调整系统的频率响应特性,相位超前校正能提高系统的相位裕度,相位滞后校正则减少系统的相位滞后,相位滞后一超前校正则是这两种校正的组合,可以同时改善系统的稳定性和动态响应。
根据校正装置在系统中的位置,可以将其分为串联校正和反馈校正。串联校正又可以根据校正环节对系统频率特性相位的影响分为上述三种类型。串联校正装置可以是无源的也可以是有源的,有源校正装置常见的有比例-微分(PD)校正装置和比例-积分(PI)校正装置。无源校正装置通常由电阻、电容和电感组成,有源校正装置则需要电源供给。
控制系统校正的目标是优化动态性能指标,包括超调量、调节时间和上升时间等。在复数域中,根轨迹设计是通过调整闭环极点在复平面上的分布来实现的,特定区域的限制决定了系统阶跃响应中各阶分量的衰减速度和阻尼比。设计系统校正的方法大致可分为三类:频率法、根轨迹法和等效结构与传递函数法。频率法通过调整校正装置的Bode图来修改原系统的Bode图,以达到预期的频率响应特性。根轨迹法则通过引入新的开环零极点来改变系统的根轨迹。等效结构与传递函数法则利用典型模型通过参数对比来实现。
❹ 自动控制原理中如何选用校正装置的型别
1、采用串联校正往往同时需要引入附加放大器,以提高增益并起隔离作用。
2、对于并联校正,讯号总是从功率较高的点传输到功率较低的点,无须引入附加放大器,所需元件数目常比串联校正为少。在控制系统设计中采用哪种校正,常取决于校正要求、讯号性质、系统各点功率、可选用的元件和经济性等因素。
其实我是过来人,学好自控真得并不难!关键是一些基础概念和基础公式要理清,比如开环和闭环、二阶系统的传函标准式、稳定裕度之类的,一些问题要先想,不懂再问!学习时能预习最好,课后再花点小时间回顾,整理一个大的框架,着重掌握就基本上可以了。
大的分现代控制理论和经典控制理论。
现代控制理论控主要掌握状态空间表示式(三种控制系统的描述方式之一,其他两种是经典控制理论里面的微分方程和传递函式也是重点)和结构图、状态方程的解(主要研究求解矩阵指数或者状态转移矩阵)、系统的能控性与能观性的判断方式、如何用李雅普洛方法(主要是第二方法)判断系统的稳定性、状态反馈的应用(包括极点配置、实现解耦和为了能够实现状态反馈而建立的状态观测器),后面的最优控制和状态估计了解就行。
经典控制理论中,主要掌握线性系统的三种不同分析法——时域法(以二阶为主)、根轨迹法(8个性质)和频域分析法(侧重点不同,目的都是研究系统的效能指标)、以及这三种方法对应判断系统稳定的方法(劳斯判据、直接读图位于左半平面、和奈氏判据)、离散系统的讯号取样和稳定性判据(类比劳斯判据)、非线性系统的两种分析法、至于线性系统的校正,了解就行。
此外,做一些相关的题目基本上就差不多了。书嘛,不用拘泥于一本书,多看看其他的书目,我学习的是胡寿松的,选看的是北航的书,从其他的书上,可以发现很多新的东西。以上是我的学习过程和感想,仅供参考,希望对你有帮助!
你说的自动控制原理图是系统结构图吧,这个图其实是实际系统的一种抽象,你要想看懂并设计一个图,先要找本自控原理教材学习一下,这样的书应该有很多,自动化专业的都有,:jingpinke./ 这个网站上还有课程视讯,你可以自己找一找看一看
衰减率是指每经过一个波动周期,被调量波动幅值减少的百分数
也就是同方向的两个相邻波的前一个波幅减去后一个波幅之差与前一个波幅的比值
下面含有具体方法 你可以把具体例子删去 就是绪论 当然也可以不删 我也是自动化专业的 最近也在课程设计 以往在电厂自动化专业学生进行毕业设计过程中,常常需要进行大量的数学运算。在当今计算机时代,通常的做法是借助高阶语言Basic、Fortran或C语言等编制计算程式,输入计算机做近似计算。但是这需要熟练的掌握所运用的语法规则与编制程式的相关规定,而且编制程式不容易,费时费力。 目前,比较流行的控制系统模拟软体是MATLAB。1980年美国的Cleve Moler 博士研制的MATLAB环境(语言)对控制系统的理论及计算机辅助设计技术起到了巨大的推动作用。由于MATLAB的使用极其容易,不要求使用者具备高深的数学与程式语言的知识,不需要使用者深刻了解演算法与程式设计技巧,且提供了丰富的矩阵处理功能,因此控制理论领域的研究人员很快注意到了这样的特点。尤其MATLAB应用在电厂自动化专业的毕业设计的计算机模拟上,更体现出它巨大的优越性和简易性。 使用MATLAB对控制系统进行计算机模拟的主要方法是:以控制系统的传递函式为基础,使用MATLAB的Simulink工具箱对其进行计算机模拟研究。 1.时域分析中效能指标 为了保证电力生产装置的安全经济执行,在设计电力自动控制系统时,必须给出明确的系统性能指标,即控制系统的稳定性、准确性和快速性指标。通常用这三项技术指标来综合评价一个系统的控制水平。对于一个稳定的控制系统,定量衡量效能的好坏有以下几个效能指标:(1)峰值时间tp;(2)调节时间ts;(3)上升时间tr;(4)超调量Mp%。 怎样确定控制系统的效能指标是控制系统的分析问题;怎样使自动控制系统的效能指标满足设计要求是控制系统的设计与改造问题。在以往进行设计时,都需要通过效能指标的定义徒手进行大量、复杂的计算,如今运用MATLAB可以快速、准确的直接根据响应曲线得出效能指标。例如:求如下二阶系统的效能指标: 首先用MATLAB在命令视窗编写如下几条简单命令: num=[3]; %传递函式的分子多项式系数矩阵 den=[1 1.5 3]; %传递函式的分母多项式系数矩阵 G=tf(num,den); %建立传递函式 grid on; %图形上出现表格 step(G) %绘制单位阶跃响应曲线 通过以上命令得到单位阶跃响应曲线如图1,同时在曲线上根据效能指标的定义单击右键,则分别可以得到此系统的效能指标:峰值时间tp=1.22s;调节时间ts=4.84s;上升时间tr=0.878s;超调量Mp%=22.1%。 图1 二阶系统阶跃响应及效能指标 2.具有延迟环节的时域分析 在许多实际的电力控制系统中,有不少的过程特性(物件特性)具有较大的延迟,例如多容水箱。对于具有延迟过程的电力控制无法保证系统的控制质量,因此进行设计时必须考虑实际系统存在迟延的问题,不能忽略。所以设计的首要问题是在设计系统中建立迟延环节的数学模型。 在MATLAB环境下建立具有延迟环节的数学模型有两种方法。 例:试模拟下述具有延迟环节多容水箱的数学模型的单位阶跃响应曲线: 方法一:在MATLAB命令视窗中用函式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) 图2 延迟系统阶跃响应曲线 方法二:用Simulink模型视窗中的Transport Delay(对输入讯号进行给定的延迟)模组 首先在Simulink模型视窗中绘制动态结构图,如图3所示。 图3 迟延系统的SIMULINK实现 然后双击示波器模组,从得到的曲线可以看出,与方法一的结果是相同。 3.稳定性判断的几种分析方法 稳定性是控制系统能否正常工作的首要条件,所以在进行控制系统的设计时首先判别系统的稳定性。而在自动控制理论的学习过程中,对判别稳定性一般采用劳斯稳定判据的计算来判别。对于高阶系统,这样的方法计算过程繁琐且复杂。运用MATLAB来判断稳定性不仅减少了计算量,而且准确。 3.1 用root(G . den{1})命令根据稳定充分必要条件判断 例
幽默了
不知道你是学 经典控制理论还是现代控制理论
不管学那个 你要有 高等数学 大学物理 电工基础 讯号与系统 数位电子基础 类比电子基础
这六门基础课。
当然高数 和 讯号 主要是 卷积 傅立叶变换和 拉氏变换 泰勒级数
不多的东西
根轨迹是开环系统某一引数从零变化到无穷大时,闭环系统特征根在s平面上变化的轨迹。可分成常义根轨迹和广义根轨迹。根轨迹有180度、零度根轨迹和参量根轨迹。根轨迹是开环系统的增益从零变化到无穷大时,闭环系统特征根在s平面上变化的轨迹。所以1.如果根轨迹全部位于S平面左侧,就表示无论增益怎么改变,特征根全部具有负实部,则系统就是稳定的。2.如果根轨迹在虚轴上,表示临界稳定,也就是不断振荡。3.如果根轨迹根轨迹全部都在S右半平面,则表示无论选择什么引数,系统都是不稳定的。也就是说增益在一定范围内变化时,系统可以保持稳定,但是当增益的变化超过这一阈值时,系统就会变得不稳定,而这一阈值就是出现在根轨迹与虚轴的交点上,在这一点系统临界稳定。最终可有增益的取值范围判断系统的稳定性。
控制系统的校正那一章,串联校正部分