线性系统的校正方法(I)

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1、第六章线性系统的校正方法本章主要内容:6-I6-26-36-46-5系统的设计与校正问题常用校正装置及其特性串联校正反馈校正复合校正1哈尔滨工程大学自动化学院校正的含义校正的目的：设计控制器使系统满足给定的性能不可变部分性能如何描述？控制器的设计：传递函数的结构与参数选择2哈尔滨工程大学自动化学院控制系统不可变部分执行机构功率放大器检测装置可变部分放大器、校正装置迫使系统满足给定的性能(设计系统)?3哈尔滨工程大学自动化学院校正的任务根据被控对象以及控制要求，选择适当的控制器及控制规律设计一个满足给定性能指标的控制系统。校正(补偿)：通过改变系统结构，或在系统中增加附加装置或元件对已有的系

2、统（固有部分）进行再设计使之满足性能要求。控制系统的设计本质上是寻找合适的校正装置(校正装置)校正的任务4哈尔滨工程大学自动化学院目前，工业技术界多习惯采用频率法，故通常通过近似公式进行两种指标的互换。参见书p243Part6-1系统的设计与校正问题Part6-1-1控制系统的性能指标时域指标稳态型别、静态误差系数动态超调、调整时间频域指标开环频率、闭环带宽、谐振峰值、谐振频率增益穿越频率、幅值裕度和相位裕度5哈尔滨工程大学自动化学院既能以所需精度跟踪输入信号，又能抑制噪声扰动信号。在控制系统实际运行中，输入信号一般是低频信号，而噪声信号是高频信号。Part6-1-2系统带宽的确定带宽频率

3、是一项重要指标。如果输入信号的带宽为则选择要求6哈尔滨工程大学自动化学院校正方式串联校正反馈校正校正装置校正装置前馈校正复合校正Part6-1-3校正方式7哈尔滨工程大学自动化学院前馈校正(b)前馈校正（对扰动的补偿）(a)前馈校正（对给定值处理）8哈尔滨工程大学自动化学院(b)按输入补偿的复合控制复合校正(a)按扰动补偿的复合控制系统9哈尔滨工程大学自动化学院校正方式取决于系统中信号的性质；技术方便程度；可供选择的元件；其它性能要求（抗干扰性、环境适应性等）；经济性…串联校正设计较简单，容易对信号进行各种必要的变换，但需注意负载效应的影响。反馈校正可消除系统原有部分参数对系统性能的影响，

4、元件数也往往较少。同时采用串、并联校正性能指标要求较高的系统。10哈尔滨工程大学自动化学院Part6-1-4基本控制规律（1）比例（P）控制规律（a）P控制器在串联校正中，增大，将提高系统开环增益，减小系统稳态误差，但会降低系统的相对稳定性。11哈尔滨工程大学自动化学院(b)PD控制器（2）比例-微分（PD）控制规律PD控制规律中的微分控制规律能反映输入信号的变化趋势，产生有效的早期修正信号，以增加系统的阻尼程度，从而改善系统的稳定性。在串联校正时，可使系统增加一个的开环零点，使系统的相角裕度提高，因此有助于系统动态性能的改善。12哈尔滨工程大学自动化学院具有积分（I）控制规律的控制器，称

5、为I控制器。输出信号与其输入信号的积分成比例。为可调比例系数消失后，输出信号有可能是一个不为零的常量。（3）积分（I）控制规律I控制器当13哈尔滨工程大学自动化学院不宜采用单一的I控制器。在串联校正中，采用I控制器可以提高系统的型别（无差度），有利提高系统稳态性能，但积分控制增加了一个位于原点的开环极点，使信号产生的相角滞后，于系统的稳定不利。14哈尔滨工程大学自动化学院具有积分比例-积分控制规律的控制器，称为PI控制器。PI控制器输出信号与其输入信号及输入信号的积分成比例。为可调比例系数（4）比例-积分（PI）控制规律为可调积分时间系数15哈尔滨工程大学自动化学院在串联校正中，PI控制器

6、相当于增加了一个位于原点的开环极点，同时也增加了一个位于左半平面的开环零点。开环极点，提高型别，减小稳态误差。负实零点，提高系统的阻尼程度，缓和PI极点对系统产生的不利影响。只要积分时间常数足够大，PI控制器对系统的不利影响可大为减小。PI控制器主要用来改善控制系统的稳态性能。16哈尔滨工程大学自动化学院（5）（PID）控制规律具有比例-积分-微分控制规律的控制器，称为PID控制器。PID控制器17哈尔滨工程大学自动化学院I积分发生在低频段，稳态性能(提高)D微分发生在中频段，动态性能(改善)增加一个极点，提高型别，稳态性能两个负实零点，动态性能比PI更具优越性两个零点一个极点18哈尔滨工

7、程大学自动化学院是控制工程中技术成熟、理论完善、应用最为广泛的一种控制策略。P、PI、PD或PID控制适用于数学模型已知及大多数数学模型难以确定的控制系统或过程。PID控制参数整定方便，结构灵活PID控制数字PID控制19哈尔滨工程大学自动化学院Part6-2常用校正装置及其特性无源校正网络超前校正有源校正网络滞后校正滞后超前校正20哈尔滨工程大学自动化学院校正装置无源校正网络：阻容元件优点：校正元件的特性比较稳定。缺点