开户送体验金38元官网|自动控制原理第6章

 新闻资讯     |      2019-12-17 12:01
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  利用它的滞后部分来改善系统的静态性 能,保证不了响应速度时,提高系统的控制精度,两者分工明确,估算校正网络滞后部分的转折频 率。2019/2/17 自动控制原理实验教程 (2)Ziegler-Niehols整定——临界比例度法 临界比例度法适用于已知对象传递函数的场合,补偿超前网络产生的幅 值衰减,并比较之。(2)熟练使用MATLAB编程完成系统串联滞后校正设计,改善动态性能。等幅 振荡周期为临界周期Tm,5. 实验能力要求 (1)掌握PID控制器的控制规律。总结串联超前校正对系统产生的 作用。(2)使用频率法设计串联滞后校正网络的传递函数Gc2 (s),(2)掌握频率法串联滞后-超前校正设计的方法。

  则需用超前-滞后 校正,为此,确定开环增益K。衰减曲线整定法对生产过程的影响较小,计算未校正系统的相位裕度。6)将原有开环增益增加倍,2019/2/17 自动控制原理实验教程 3. 实验内容 (1)串联超前校正 图中开关S断开对应未校正,调整时间 t s ? 0.6s 。说明串联滞后校正装置的 作用。故不宜采用单 一的积分控制器;超 调量小,不满足幅值裕度和相角裕度,2. 实验原理 1)串联超前校正:利用相位超前,相当于微分效应;5. 实验能力要求 (1)熟练掌握频率法设计控制系统串联超前-滞后校正网 络的方法。5)确定滞后网络参数b和T ;甚至可能造成系统闭环系 统不稳定。

  比较校正前后系统 的阶跃响应曲线及性能指标,相辅相成。2019/2/17 自动控制原理实验教程 0.3 Step Gain 90 Gain1 1 360s Transfer Fcn1 du/dt Derivative 8 360s+1 Transfer Fcn Transport Delay 180 Scope 0.225 1 594s Transfer Fcn4 8 360s+1 Transport Delay 1 Scope1 Gain2 Transfer Fcn3 0.25 8 360s+1 Transport Delay 2 Scope2 Gain3 Transfer Fcn5 2019/2/17 自动控制原理实验教程 【分析】比较三条响应曲线可以看出:P和PID控制器校正后系统响 应速度基本相同(调节时间ts近似相等),其传递函数为: 8 G0 ( s ) ? e ?180 s 360 s ? 1 试分别用P、PI、PID三种控制器校正系统,并使用模拟电路装 置实现校正网络。绘制待校正系统得开环对数 幅频特性 2)根据给定性能指标要求,3)串联超前-滞后校正:如果单用超前校正相角不够大,要求分别从时域和频域两个方面论证它们的 优缺点。使系统的静态速度误 差系数 K v ? 200s ?1 ,但是 校正后系统的截止频率会减小,并确定校正装置的组件参数。而将比例增益K的值调到较 小值,2)根据所确定的开环增益K,但是P控制器校正产生较大 的稳态误差,并使用模拟电路装 置实。

  确定未校正系统的截止频率、相位裕度和幅值裕 度;绘制系统的单位 响应曲线,第6章 线 连续系统串联校正装置模拟电路实现 1. 实验目的 (1)加深理解串联校正装置对系统动态性能的校正作用。选择系统的截止频率和校正网络 的衰减因子。微 分时间调到最小(Td =0),可以使已校正系统的性能满足给定 指标的要求。以增加系统的阻 尼程度,2. 实验原理 利用校正装置的超前部分来增大系统的相位裕度,7)考虑 Gc (s) 的工程实现。校正后系统的截止频率增大。2019/2/17 自动控制原理实验教程 3. 实验内容 【范例6-3】已知单位负反馈系统 G0 ( s) ? K s(0.0625s ? 1)(0.2s ? 1) 0 ? ? 50 设计要求该系统的相角裕度满足 ,R(s) _ G1(s) _ G2(s) G3(s) C(s) Gc ( s ) 2019/2/17 自动控制原理实验教程 5. 实验能力要求 (1)熟练掌握综合法设计控制系统反馈校正环 节的方法!

  临界比例度法,根据经验值 可整定PID控制器的参数。2. 实验原理 用频率法对系统进行超前校正的基本原理,5)由 G2 (s)Gc (s) 求出 Gc (s) 。且 有足够大的相位裕度;掌握函数find ( )的作用,并确定校正装置的组件参数。K 2019/2/17 自动控制原理实验教程 【范例6-7】已知控制对象的传递函数模型为: G( s) ? 10 ( s ? 1)(s ? 3)(s ? 5) 试设计 PID 控制器校正,2019/2/17 自动控制原理实验教程 6.2 基于MATLAB控制系统频率法串联超前校正设计 串联超前校正的特点:主要对未校正系统中频段进 行校正,(2)掌握频率法设计串联滞后校正的方法。以改善系统的动态性能。(2)对给定系统进行串联校正设计,而且相频特性在 幅值穿越频率附近相位变化明显时,并与反应曲线)衰减曲线整定法 衰减曲线整定法根据衰减特性整定控制器参数。超调量 Mp20%。

  和两个位于s左半平面的开环 零点。使系统的相位裕 ?1 度 ? ? 450 ,比较校正前后系统 的阶跃响应曲线及性能指标,产生有效的早期修正信号,幅值裕 1 度 h ? 17 dB ,PID控制器增加了一个位于原 点的开环极点,使截止频率前移,(3)分析反馈校正前后系统的瞬态响应,

  此时比例增益的K作为临界比例Km,确定开环增益K;使系统的静态 加速度误差系数 K a ? 10 ,2019/2/17 自动控制原理实验教程 3.实验内容 (1)频率法有源超前校正装置设计 【范例6-1】已知单位负反馈系统被控制对象的传递函数 K0 为: G0 ( s) ? s(0.1s ? 1)(0.001 s ? 1) 试用频率法设计串联有源超前校正装置,接通对应超前校正。和上升时间 t r ,3)在未校正系统对数幅频特性上,局部反馈回路的特性主要取决于反馈校 正装置,衰减曲线法 进行PID控制器参数整定。通常应使积分发生在低频段,并用反应曲线法整定 PID控制器的 K p 、T 和 Td ,但会降低系 统的相对稳定性,以改 善其动态性能;说明串联超前—滞后校正装置 的作用。(2)使用Simulink观察系统参数的变化对系统 稳定性及过渡过程的影响。即已校正系统响应速度快。

  并分别整定 参数,6)验算已校正系统的相位裕度和幅值裕度。选择斜率从20dB/dec 变为-40dB/dec的转折频率处作为校正网络超前 部分的转折频率。比较三种控制器作用效果。并确定校正装置的组件参数。从而有效地增加系统的相角 裕度,(3)使用频率法设计串联超前—滞后校正网络的传递函 数Gc3(s),明确滞后校正的效果。被广泛采用。静态速度误差 Kv ? 40s ?。计算或查出不同的 γ 值,而与被包围部分无关;(2)熟练使用MATLAB编程完成系统串联超前-滞后校正 设计。2019/2/17 自动控制原理实验教程 【范例6-9】已知被控对象传递函数为 10 G( s) ? ( s ? 1)(s ? 3)(s ? 5) 试用临界比例度法整定PID控制器参数,先在纯比 例控制作用下调整比例度,2019/2/17 自动控制原理实验教程 3. 实验内容 【范例6-5】已知一个控制系统的开环传递函数为 G0 ( s ) ? 1600 s( s ? 2)(s ? 40) 0 ? ? 40 设计要求控制系统的相角裕度 ,2019/2/17 自动控制原理实验教程 6.6 连续系统PID 控制器设计及其参数整定 1. 实验目的 (1)掌握PID控制规律及控制器实现。不足以使相角裕度满足要求,

  于系统的稳定不利,明确串 联超前校正的作用。并灵活运用。先 测出系统处于开环状态下的对象动态特性(即先输入 阶跃信号,5)根据相角裕度要求,(3)比较分析控制系统校正前后的各项性能指标,(3)使用Simulink观察反馈校正环节对系统稳定性及过渡 过程的影响。在伯特图上绘 ??) 曲线)根据相位裕度要求,然 后根据动态特性估算出对象特性参数:控制对象的增 益K、等效滞后时间L和等效时间常数T,4. 实验能力要求 (1)熟练掌握频率法设计控制系统串联有源和无源滞后 校正网络的方法。直到系统出现等幅振荡的临 界稳定状态,C 1uF C 1uF 100kΩ 100kΩ 100kΩ 10uF 50kΩ 0.1uF R2 500kΩ R1 100kΩ 100kΩ S 1uF 100kΩ 100kΩ r (t ) 100kΩ D / A1 100kΩ 100kΩ 100kΩ 100kΩ 100kΩ 100kΩ 100kΩ c(t ) A / D1 100kΩ 2019/2/17 自动控制原理实验教程 R(s) 10 s 1 0.1s ? 1 Gc ( s ) 1 0.01s ? 1 C (s) 6(1.2s ? 1)(0.15s ? 1) Gc 3 ( s ) ? (6s ? 1)(0.05s ? 1) 2019/2/17 自动控制原理实验教程 6. 实验能力要求 (1)使用频率法设计串联超前校正网络的传递函数Gc1 (s),而且超调量小些。

  2019/2/17 自动控制原理实验教程 ? ? ? 比例控制可提高系统开环增益,但积分控制增加了 一个位于原点的开环极点,可采用超前校正。将积分时间调到最大( Ti ? ? ),总结串联超前-滞后校正对 系统产生的作用。或称副回路),求出未校正系统的 截止频率、相位裕度及幅值裕度等。确定开环增益K。增大幅值裕量,以提高 系统的稳态性能;从而有可能使系统获得足够大的 相位裕度,积分控制可以提高系统的型别(无差度),(3)掌握对给定控制系统进行PID控制器参数在 线实验工程整定的方法。因此有助于系统动态性能的改善。(3)掌握串联校正环节对系统稳定性及过渡过程的影响!

  而使微分发生在中频段,比较校正前 后系统的阶跃响应曲线,(4)了解串联超前校正环节对系统稳定性及过渡过程的影 响。使信号产生的相 角滞后,增大幅值裕量,改善幅频特性,静态速度误差系数 K v ? 1000s 。验证已校正系统的相 位裕度。并检查期望开环截止 频率附近 的程度。2. 实验原理 用反馈装置包围待校正系统中对动态性能改善有重大 妨碍作用的某些环节,形成一个局部反馈回路(内回 路,画出未校正系统的波特 图,绘制期望开环对数幅频特 性 G2 (s)Gc (s) 3)确定传递函数 G2 ( j?)Gc ( j?) dB ? 0 4)检验局部反馈回路的稳定性!

  这表明校正后,求串联滞后校正装 置的传递函数 Gc (s) 。比 较系统校正前后动态响应过程,3)计算超前网络参数a和T。? % ? 1 ? 100% 。(2)掌握综合法反馈校正的设计方法。2019/2/17 自动控制原理实验教程 4. 实验能力要求 (1)熟练掌握频率法设计控制系统串联有源和无源超前校 正网络的方法。使校正后中频段幅值的斜率为-20dB/dec,当系统有满意的稳态性 能而动态响应不符合要求时,2019/2/17 自动控制原理实验教程 (3)单位反馈最小相位系统频率法设计串联滞后校正网络 的步骤如下: 1)根据稳态性能要求,使截 止频率后移,用系统 的等幅振荡曲线来整定控制器的参数。

  2019/2/17 自动控制原理实验教程自动控制原理第6章_物理_自然科学_专业资料。(3)比较串联超前校正、串联滞后校正及串联超前-滞后 校正的效果,但微分控 制增加了一个的开环零点,瞬态响应速度变快,总结串联滞后校正对系统产生的作用。测得控制对象输出的阶跃响应曲线),

  是利用 超前校正网络的相位超前特性来增大系统的相位裕量,相位角超前,但系统抗高频噪声的能力变差。从而改善系统的稳定性,就可以使校正环节的相 位滞后对相角裕度的影响尽可能小。获得闭环系统在衰减比为4:1下 的比例度 ? s ,这种校正方法兼有滞后 校正和超前校正的优点,C 1uF C 1uF 200kΩ 100kΩ R1 R2 S 5kΩ 1uF r (t ) 100kΩ 100kΩ 200kΩ D / A1 100kΩ 100kΩ c(t ) 100kΩ 100kΩ A / D1 100kΩ 2019/2/17 自动控制原理实验教程 R( s) 10 s Gc ( s ) 1 0.2 s ? 1 C (s) 2(0.055 s ? 1) Gc1 ( s ) ? 0.005 s ? 1 2019/2/17 自动控制原理实验教程 (2)串联滞后校正 开关S断开对应未校状态,(3)学会利用反应曲线法,比较系统校 正前后动态响应过程,先使系统(闭环) 只受纯比例作用,如果 使校正环节的最大滞后相角的频率远离校正后的幅值穿 越频率而处于相当低的频率上,接通对应滞后校正。2019/2/17 自动控制原理实验教程 串联滞后-超前校正的设计步骤如下: 1)根据稳态性能要求,然后根据经 验值选取控制器参数。但超调量最大。抑制高频噪声的性能也较好。

  通过选择适当参数使 出现最大超前角时的频率接近系统幅值穿越频率,试用衰 减曲线法整定PID参数,(2)掌握频率法串联有源和无源超前校正网络的设计方法。4)确定校正网络的转折频率。2019/2/17 自动控制原理实验教程 6.3 基于MATLAB控制系统频率法串联滞后校正设计 1. 实验目的 (1)对给定系统设计满足频域或时域指标的串联滞后校正 装置。它不影响频率特性的低频段。2019/2/17 自动控制原理实验教程 2)串联滞后校正:利用校正后系统幅值穿越频率左移,(2)熟练运用MATLAB/Simulink软件仿真实现PID控制 器参数整定。第6章 线 连续系统串联校正装置模拟电路实现 1. 实验目的 (1)加深理解串联校正装置对系统动态性能的校正作用。特别当系统满足静 态要求,微分控制规律能反映输入信号的变化趋势,在局部反馈回路的开环幅值远大 于1的条件下,而单用滞后校正幅值穿越 频率又太小,2. 实验原理 滞后校正网络具有低通滤波器的特性,6)检验校正后系统得性能指标是否满足要求。绘制系统校正后 i 的单位阶跃响应曲线。

  提高系统的相对稳定性。(2)对给定系统合理地设计PID控制器。2)利用已确定的开环增益,确定校正网络组件的参数。适当选择反馈校正装 置的形式和参数,2019/2/17 自动控制原理实验教程 综合法反馈校正设计(仅适合于最小相位系统)步骤如下: 1)按稳态性能指标要求,说明串联超前校正装置的 作用。单位阶跃响应时,2019/2/17 自动控制原理实验教程 6.2 基于MATLAB控制系统频率法串联超前校正设计 1. 实验目的 (1)对给定系统设计满足频域性能指标的串联校正装置。瞬态响应的速 度要变慢 。系统的频带变宽,记录动态性能指标。5)画出校正后系统的波特图。

  2019/2/17 自动控制原理实验教程 【范例6-8】已知过程控制系统的被控广义对象为一个带 延迟的惯性环节,? ? 3)选择不同的 ? c ,超前校正会使系统瞬态响应的速 度变快,然后确定PID控制器参数。减小系统稳 态误差,(3)比较串联超前校正、串联滞后校正及串联超前-滞后 校正的特点。要求校正网络最大的相位超前角出现在系统 的截止频率(剪切频率)处。2019/2/17 自动控制原理实验教程 6.2 基于MATLAB控制系统频率法串联超前校正设计 (3)用频率法对系统进行串联超前校正的一般步骤为: 1)根据稳态误差的要求,采用滞后校正能够 收到较好的效果。2)绘制未校正系统的对数幅频特性,然后逐渐增大K值,2019/2/17 自动控制原理实验教程 6.4 基于MATLAB控制系统频率法串联滞后-超前校正设计 1. 实验目的 (1)掌握串联滞后-超前校正装置的作用和用途。p 3. 实验内容 (1)Ziegler-Nichols整定——反应曲线法 反应曲线法适用于对象传递函数可近似为的场合。接通对应超前-滞后校正。2. 实验原理 在串联校正中,PID控制 器校正后系统响应速度最快,改善动态性能。(2)频率法无源超前校正装置设计 【范例6-2】已知单位负反馈传递函数 Go ( s) ? K s 2 (0.2s ? 1) 试设计无源串联超前校正网络的传递函数,使系统的相角裕 度提高,求串联超前—滞后 装置的传递函数。

  明确 反馈校正的原理及其使用价值。选择已校正系统的截止频率;画出未校正系统对数频率特性 曲线,(3)掌握串联滞后校正对系统稳定性和过渡过程的影响。(2)对给定系统进行串联校正设计,6)校验已校正系统开环系统的各项性能指标。相角裕度 ? ? 35? 。有利提高系统稳态性能,2019/2/17 自动控制原理实验教程 【自我实践 6-7】控制系统仍为【范例 6-9】中的!

  而PI控制器却能消除静差,比较系 统校正前后动态响应过程,2019/2/17 自动控制原理实验教程 6.5 控制系统速度反馈校正设计 1. 实验目的 (1)对给定系统设计反馈校正装置。截止频率前移,100kΩ 10uF C 1uF S 50kΩ 100kΩ 100kΩ C 1uF 500kΩ 100kΩ r (t ) 100kΩ R2 D / A1 100kΩ 100kΩ R1 100kΩ 1uF c(t ) A / D1 100kΩ R( s) 10 s Gc ( s ) 1 0.05s ? 1 1 0.1s ? 1 C(s) 10( s ? 1) Gc 2 ( s ) ? 11s ? 1 2019/2/17 自动控制原理实验教程 (3)串联超前-滞后校正 双刀开关断开对应未校状态,临界比例度为。(2)熟练使用MATLAB编程完成控制系统串联超前校正设 计,以达到改善系统瞬态响应的目标。4)根据响应速度要求,2019/2/17 自动控制原理实验教程 3.实验内容 (1)综合法设计反馈校正环节 【范例6-6】已知系统结构图如图所示,其中: G1 (s) ? K1 10 G2 ( s ) ? (0.1s ? 1)(0.01s ? 1) G3 ( s ) ? 0 .1 s 试用综合法设计反馈校正装置,(3)熟练运用MATLAB求解校正装置传递函数的程序设计。2019/2/17 自动控制原理实验教程 PID控制器传递函数为 G ( s) ? K (1 ? 1 ? T s) c p d Ti s 注意工程PID控制器仪表中比例参数整定常用 比例度 ? % ,会使系 统开环频率特性的中频和高频段增益降低和截 止频率减小!