机械工程控制基础系统的性能指标与校正

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1、本章主要内容第六章系统的性能指标与校正6.1系统的性能指标6.2系统的校正6.3串联校正6.4PID校正6.5反馈校正6.6顺馈校正6.1系统的性能指标6.2系统的校正校正（或称补偿）：就是指在系统中增加新的环节，以改善系统的性能的方法。示例分析：校正的分类：根据校正环节在系统中的联接方式划分，有串联校正、反馈校正和顺馈校正；根据校正装置的构成元件划分，有无源校正和有源校正；根据校正环节的特性划分，有超前校正和滞后校正以及滞后—超前校正。1）串联校正：校正装置与前项通道串联。串联校正是应用最广泛的校正方法，它设计简单，易于实现。

2、串联校正装置常置于系统前向通道的能量较低的部位，以减少功率损耗。2）反馈校正（并联校正）：分为：位置反馈校正和速度反馈校正。校正装置与系统按反馈方式连接。反馈校正的信号是从高功率点转向低功率点，常采用无源校正装置。当必须改造未校正系统某一部分特性方能满足性能指标要求时，应采用反馈校正。3）顺馈校正：有输入/扰动直接校正系统。6.3串联校正相位超前校正是利用校正环节的相位超前补偿原系统的相位滞后，以增大校正后系统的相位裕度，也使得系统剪切频率增大，提高了系统的快速性。一、相位超前校正串联校正又分增益调整相位超前校正相位滞后校正相位

3、滞后—超前校正相位超前校正示例：①稳定，相位裕度不够②稳定，相位裕度足够①不稳定②稳定相位超前校正设计举例——性能要求：(1)单位斜坡输入时，ess=0.05(2)相位裕度γ≥50°(3)幅值裕度Kg≥10dB解：经过相位超前校正后，系统的方框图如下：1.原系统GK(s)=原系统的开环Bode图17°-6.2dB校正后系统的开环Bode图（红线所示）二、相位滞后校正(dB)-90°0°0相位滞后环节的Bode图校正前后系统的开环Bode图对比：校正前：增益幅度=-8dB相位裕度γ=-20°系统不稳定校正后：增益幅度=11dB相位

4、裕度γ=40°系统稳定三、相位滞后——超前校正6.4PID校正一、PD调节器方框图Bode图二、PI调节器方框图Bode图三、PID调节器方框图Bode图6.5反馈校正反馈校正可以改善系统性能，还可减少内扰的影响。例6-61）系统a中2）系统b中系统最大超调量降低。50s(0.05s+1)50s(0.05s+1)1+τs例6-7局部传递函数6.6顺馈校正顺馈校正不改变系统的稳定性，但能降低系统的误差。例6-8校正前校正后若则X0=Xi消除偏差和误差，并保持传递函数分母不变。顺馈校正例6-9某系统控制方框图如图（a）现设计校正环节

5、G(s)进行校正（如图b），试问G(s)取多少时，可消除干扰N(s)对输出结果的影响？若，则可消除干扰N(s)对输出结果的影响。若Xi=0,系统方框图可简化为图(c)继续简化为图(d)可见，小结：作业：本章讲述了系统的性能指标以及校正的几种类型，重点讲解了串联校正的几种形式、原理、频率特性及设计方法，略讲了PID校正、反馈校正及顺馈校正的特点及案例。6.3、6.4、6.8