L8校正+PID.ppt
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1、一、概述,内容: 介绍基于传递函数模型的单输入单输出、线性、定常、连续、单位负反馈控制系统的设计问题。 设计要求:用性能指标描述,主要包括 稳定性 动态性能 阻尼程度(超调量、振荡次数、阻尼比)、 响应速度(上升时间、峰值时间、调整时间) 稳态性能:控制精度(稳态误差),控制系统具有良好的性能是指: 输出按要求能准确复现给定信号; 具有良好的相对稳定性; 对扰动信号具有充分的抑制能力。,校正方案:,设计方法,根轨迹校正,Bode图法校正,性能指标以频域量的形式给出时,用Bode法比较合适时域指标包括期望的相角裕度、幅值裕度、谐振峰值、剪切频率、谐振频率、带宽及反映稳态指标的开环增益、稳态误差或
2、误差系数等。,单位反馈控制系统的性能指标以时域量的形式给出时,用根轨迹校正方法比较方便。时域指标包括期望的闭环主导极点的阻尼比和无阻尼自振频率、超调量、上升时间和调整时间等。,根轨迹法,原则,根轨迹:系统某一参数由0 变化时,根在 s 平面相应变化所描绘出来的轨迹。,若在开环传递函数中增加极点,可以使根轨迹向右移动,从而降低系统的相对稳定性,增加系统响应的调整时间。而在开环传递函数中增加零点,可以导致根轨迹向左移动,从而增加系统的稳定性,减少系统响应的调整时间。,串联滞后校正,如果原系统具有满意的动态响应特性,但是其稳态特性不能令人满意,可以通过在前向通道中串联一个滞后校正装置来解决,既增大了
3、开环增益,又使动态响应特性不发生明显变化。,串联超前校正,系统可能对于所有的增益值都不稳定,也可能虽属稳定,但不具有理想的瞬态响应特性。可以在前向通道中串联一个或几个适当的超前校正装置。,1 pzmap 绘制系统的零极点图。 格式1:pzmap(A,B,C,D) p,z=pzmap(A,B,C,D) 格式2:pzmap(num,den) p,z=pzmap(num,den) 格式3:pzmap(p,z) 说明: 极点用“”表示,零点用“o”表示。 对于不带返回参数的将绘制零极点图。 对于带有返回参数的将不作图,其中返回参数P为极点的 列向量, z为零点的列向量。 格式3 是将已知的零点z极点p
4、绘制在复平面上。,MATLAB专门提供了绘制根轨迹的函数:rlocus()绘制根轨迹,rlocfind()计算根轨迹的增益, pzmap()绘制零极点图,MATLAB在根轨迹中的应用,例:有连续系统 要求绘制出零极点图。,num=0.05,0.045; den=conv(1,-1.8,0.9,1,5,6); pzmap(num,den); title(Pole-Zero Map),解:执行下面的M文件,运行的结果如右图所示,2 rlocus 求系统根轨迹 格式1:rlocus(num,den) rlocus(num,den,k) R,K=rlocus(num,den) R,K=rlocus(n
5、um,den,k) 格式2:rlocus(A,B,C,D) rlocus(A,B,C,D,k) R,K=rlocus(A,B,C,D) R,K=rlocus(A,B,C,D,k) 说明:k为用户设定的值绘制根轨迹,若省略机器自动生成。 对于不带返回参数的将绘制根轨迹。 对于带有返回参数的将不作图,其中返回参数R对应K增益 的闭极点的位置。开环增益K对应的闭环特征方程为: 1+kG(S)H(S)=1+k num/den=0,3. rlocfind 计算根轨迹上给定一组极点所对应的增益。 格式1:K,poles=rlocfind(A,B,C,D) K,poles=rlocfind(A,B,C,D,
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