控制系统的校正及综合

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1、第6章控制系统的校正及综合第6章 控制系统的校正及综合主要内容控制系统校正的一般概念串联校正反馈校正前馈校正小结学习重点了解控制系统校正的基本思想方法和过程；熟练掌握典型串联校正的基本原理及设计方法；了解三种串联校正的特点和适用范围，掌握基本的校正步骤；理解和掌握反馈校正的设计思想和校正步骤；了解引入前馈校正的目的，掌握前馈校正的设计思想。第6章 控制系统的校正及综合6.1控制系统校正的一般概念1.基本校正方法按校正装置的连接方式分：串联校正反馈（并联）校正前馈校正6.1控制系统校正的一般概念(1)串联校正为了减少校正装置的输出功率，以降低成本和功耗，通常将串联校正装置

2、安置在前向通道的前端，因为前部信号的功率较小。串联校正的主要问题是对参数变化的敏感性较强。串联校正从设计到具体实现均比较简单，是设计中最常使用的。6.1控制系统校正的一般概念(2)反馈（并联）校正反馈校正的信号是从高功率点传向低功率点，一般不需要附加放大器。适当地选择反馈校正回路的增益，可以使校正后的性能主要决定于校正装置，而与被反馈校正装置所包围的系统固有部分特性无关。反馈校正的一个显著的优点，是可以抑制系统的参数波动及非线性因素对系统性能的影响。反馈校正的设计相对较为复杂。6.1控制系统校正的一般概念(3)前馈校正按其所取的输入性质的不同，可以分成按给定的前馈校正，

3、如图a所示，以及按扰动的前馈校正，如图b所示。前馈校正由于其输入取自闭环外，所以不影响系统的闭环特征方程式。前馈校正是基于开环补偿的办法来提高系统的精度，所以前馈校正一般不单独使用，总是和其他校正方式结合应用而构成复合控制系统，以满足某些性能要求较高的系统的需要。2.用频率法校正的特点用频率法校正控制系统，主要是改变频率特性形状，使之具有合适的高频、中频、低频特性和稳定裕量，以得到满意的闭环品质。在初步设计时，常常采用波德图来校正系统。用频率法校正控制系统时，通常是以频率法指标来衡量和调整系统的暂态性能，因而是一种间接的方法。6.1控制系统校正的一般概念需要校正的几种基

4、本类型6.1控制系统校正的一般概念①增加低频增益②改善中频段特性③兼有前两种补偿（1）串联引前（微分）校正6.2串联校正传递函数为频率特性为6.2串联校正校正电路的Bode图如下：6.2串联校正引前校正的设计步骤：（1）根据稳态误差的要求确定系统开环放大系数，绘制Bode图，计算出未校正系统的相位裕量和增益裕量。（2）根据给定相位裕量，估计需要附加的相角位移。（3）根据要求的附加相角位移确定γd。（4）确定1/Td和γd/Td，使校正后中频段（穿过零分贝线）斜率为－20dB／十倍频，并且使校正装置的最大移相角出现在穿越频率的位置上。（5）计算校正后频率特性的相位裕量是否

5、满足给定要求，如不满足须重新计算。（6）计算校正装置参数。6.2串联校正例6-1一控制系统的传递函数为要求校正后的系统稳态速度误差系数，相位裕量,确定校正装置传递函数。6.2串联校正解由稳态指标的要求，可计算出放大系数K=100。其传递函数为6.2串联校正Bode图如下图所示6.2串联校正根据系统相位裕量的要求，微分校正电路最大相位移应为6.2串联校正考虑，则原系统相角位移将更负些，故应相应地加大。今取，于是可写出6.2串联校正设系统校正后的穿越频率为校正装置（0／＋1／0特性）两交接频率和的几何中点（考虑到最大引前相位移是在两交接频率和的几何中点），即6.2串联校正6

6、.2串联校正校正后的系统传递函数为6.2串联校正校验校正后相位裕量所得结果满足系统的要求。6.2串联校正串联校正装置传递函数为可以用相位引前校正电路和放大器来实现。放大器的放大系数等于6.2串联校正（2）串联滞后（积分）校正6.2串联校正传递函数为6.2串联校正频率特性为6.2串联校正校正电路的Bode图如下：6.2串联校正积分校正设计步骤：（1）根据稳态误差的要求确定系统开环放大系数，再用这一放大系数绘制原系统的Bode图，计算出本校正系统的相位裕量和增益裕量。（2）根据给定相位裕量，增加5°～15°的补偿，估计需要附加的相角位移，找出符合这一要求的频率作为穿越频率（

7、3）确定出原系统在处幅值下降到零分贝时所必需的衰减量。使这一衰减量等于-20lgγi，从而确定γi的值。（4）选择ω2＝1/T，低于一到十倍，计算ω1＝ω2/γi。（5）计算校正后频率特性的相位裕量是否满足给定要求，如不满足须重新计算。（6）计算校正装置参数。6.2串联校正例6-2系统原有的开环传递函数为要求校正后的系统稳态速度误差系数，相位裕量,确定校正装置传递函数。6.2串联校正解：1）由稳态指标的要求，确定放大系数K。原系统开环传递函数为6.2串联校正因为所以2）绘制原系统的频率特性，计算相位裕量。Bode图如下图所示6.2串联校正