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消除稳态误差的有效措施

【摘要】:为了减小或消除系统稳态误差,可以增加积分环节的个数,或增大开环增益。在保证系统稳定的前提下,为实现提高稳态精度,可采用复合控制的措施来减小稳态误差。显然,增加扰动补偿的复合控制,只要选取适当的补偿环节,可以减小甚至消除扰动信号引起的稳态误差,且扰动补偿复合控制也不改变原系统的稳定性。

系统稳态误差除与输入外部作用有关之外,主要是由系统中积分环节的个数、开环增益来确定的。为了减小或消除系统稳态误差,可以增加积分环节的个数,或增大开环增益。但一般系统的积分环节不能超过两个,开环增益也不能随意增大,否则将使系统动态性能变坏,甚至造成系统不稳定。因此,稳态精度与动态性能、稳定性始终存在矛盾。在保证系统稳定的前提下,为实现提高稳态精度,可采用复合控制的措施来减小稳态误差。

1.按输入补偿的复合控制

设系统如图3-27所示,在输入端增加一补偿环节Gr(s),这时系统的闭环传递函数

系统的稳态误差为 E(s)=R(s)-C(s)=R(s)[1-Φ(s)]

图3-27 输入补偿的复合控制系统

如果1-Gr(s)G2(s)=0,即,E(s)=0。可见,增加输入补偿的复合控制,只要选取适当的补偿环节,可以减小甚至消除输入信号引起的稳态误差。同时,补偿环节Gr(s)位于闭环回路之外,结合闭环传递函数可以得到系统的特征方程没有改变,表明输入补偿复合控制不改变原系统的稳定性。

2.按扰动补偿的复合控制

设系统如图3-28所示,在扰动信号端增加一补偿环节Gd(s),引入到输入信号处,这时系统的闭环传递函数为

系统的稳态误差为

图3-28 扰动补偿的复合控制系统

如果1+Gd(s)G1(s)=0,即,则E(s)=0。显然,增加扰动补偿的复合控制,只要选取适当的补偿环节,可以减小甚至消除扰动信号引起的稳态误差,且扰动补偿复合控制也不改变原系统的稳定性。