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复合校正

时间:2014-11-12 10:56来源:www.eadianqi.com 编辑:自动控制网
串联校正和反馈校正,在一定程度上可以使校正系统满足给定的性能指标的要求。但是,对于控制系统中存在强扰动,尤其是低频强扰动,或者对系统稳态精度和响应速度要求很高时,例如在高速、高精度火炮控制系统中,一般采 用前馈控制和反馈控制相结合的校正方法
    串联校正和反馈校正,在一定程度上可以使校正系统满足给定的性能指标的要求。但是,对于控制系统中存在强扰动,尤其是低频强扰动,或者对系统稳态精度和响应速度要求很高时,例如在高速、高精度火炮控制系统中,一般采 用前馈控制和反馈控制相结合的校正方法,即复合校正。
    复合校正中的前馈装置是按不变性原理进行设计的,可分为按扰动补偿和按输入补偿两种方式。
    1 按扰动补偿的复合校正
    如下图所示为按扰动补偿的复合校正系统,
显然,选择前馈补偿装置的传递函数为
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    则由扰动作用下的输出和误差两式知,有C(s)=0及E(s)=0 ,即扰动对系统的输出和误差无影响。因此,上式称为对扰动的误差全补偿条件。然而,误差全补偿条件在物理上往往无法准确实现,因此在实际应用中,多采用主要频段内近似全补偿或稳态全补偿,以便于物理实现。
    采用前馈补偿装置,并没有改变系统的特征方程,但可以减轻反馈控制的负担,适当降低反馈控制系统的增益,有利于系统的稳定。
    例:设按扰动补偿的复合校正系统如下图所示,其中
    则Gn(s)物理上可以实现,且达到近似全补偿要求。 此外,若取Gn(s)=-1/k1,则在稳态时,系统输出完全不受扰动的影响,即稳态全补偿,且物理上更易实现。

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    由上述分析可知,采用前馈补偿的复合校正,首先要求扰动信号可测量,其次要求前馈补偿装置物理上可实现,并力求简单。一般来说,前馈补偿抵消扰动引起的误差,反馈控制可抑制扰动,因此复合校正同时兼顾提高系统稳定性和减小系统稳态误差的要求。
    2 按输入补偿的复合校正
    下图为按输入补偿的复合控制系统,Gr(s)为前馈补偿装置。

    有时为简化全补偿条件,可以将前补偿信号加在系统前向通路上的某个环节的输入端,如下图所示。
    在工程实践中,要物理实现误差全补偿条件相当困难,大多采用满足反馈精度要求的部分补偿条件,或者在对系统性能起主要影响的频段内实现近似全补偿,以使形式简单,易于物理实现。 自动控制网www.eadianqi.com版权所有
    通常取输入信号的一阶导数或一阶、二阶导数的线性组合作为前馈补偿信号,即
    例5:单位反馈系统开环传递函数为 本文来自www.eadianqi.com
    要求校正后系统的相位裕量为30°,幅值裕量10-12dB,试设计串联校正装置。
    解:原系统中频区频带窄,需使用一超前网络
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