线性控制系统的设计与校正

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1、第六章线性控制系统的设计与校正第一节设计与校正的基本思想第二节根轨迹校正法第三节频率特性校正法第四节局部反馈校正第五节复合控制校正第一节设计与校正的基本思想控制系统的基本结构形式校正装置设计与校正的基本方法控制系统的基本结构形式反馈控制系统的基本结构比例校正装置的设计及存在问题稳定性、稳态性能及动态性能的综合设计不能同时满足指标要求解决性能指标不足的方法改变校正装置的形式改变控制系统的结构校正装置校正装置的数学模型根轨迹校正模型单零点校正：零极点超前校正：零极点滞后校正：频域校正模型超前校正：滞后校正：校正装置的物理实现

2、无源网络、有源网络、调节器、工业计算机。设计与校正的基本方法根轨迹校正法频域校正法时域指标与闭环主导极点位置的关系闭环主导极点在复平面的位置决定系统动态指标——超调量、调节时间和峰值时间。闭环主导极点处的开环增益和系统开环极点在原点的个数(型别)决定了系统稳态性能。校正装置的形式动态校正装置：静态校正装置：需要确定的参数为：零极点坐标、根轨迹增益（开环增益）动态校正的思路及参数计算解题思路及步骤根据设计要求选择主导极点位置；取校正装置Gc(s)=kc绘制根轨迹；确定主导极点不在根轨迹上，且在根轨迹左侧；选择校正装置形式并

3、计算校正装置的参数方法一：校正装置增加零点由相位条件确定零极点坐标zc；方法二：校正装置增加零极点由相位条件确定零极点坐标zc，pc。由幅值条件计算kc检验校正后的系统性能应用举例：单零点校正低阶系统单零点希望特性法校正思路简介由希望极点得希望特征方程；选择校正装置，得校正后系统特征方程；联立求待定参数的取值。零极点校正例题：P161-163例6-1静态校正的思路及参数计算零极点滞后校正装置性能分析由于零极点构成偶极子，则对根轨迹即动态性能的影响忽略。通过的比值增大系统的开环增益，以达到减小静态误差的目的。校正装置参数的

4、计算在系统满足动态性能的前提下，即闭环主导极点已经确定，若此时系统的静态误差过大不满足性能指标的要求时，串联零极点滞后校正装置。希望开环增益=满足动态要求的系统开环增益×Zc/Pc零点位置在靠近虚轴处选择(非唯一)，极点坐标由上述公式确定。对系统动态性能影响的校验：利用三角形的余弦定理，一般保证零极点矢量的夹角小于或等于30。例题：P165-167例6-2根轨迹校正法的顺序是先动态后静态！！！第三节频率特性校正法校正装置特性分析对静态性能指标的校正动态性能指标的校正动态超前校正动态滞后校正校正装置特性分析动态超前校正网络

5、BODE曲线特性最大超前角频率最大超前角最大超前角处的幅值增益动态滞后校正网络BODE曲线特性高频段幅值高频段相位滞后忽略静态校正网络对静态性能指标的校正校正思路根据题意对静态指标的要求确定校正装置的型别和增益应用举例已知确定串联校正装置中的kc、c，满足控制系统速度误差系数kv=200。根据题意对系统静态性能的要求是：型别为1型，开环增益k=200结论：取kc=20、c=1满足静态指标要求的系统开环传递函数为：频率特性校正法的顺序是先静态后动态！！！0动态超前校正已知满足静态指标要求的开环传递函数，并计算动态指标；若剪

6、切频率和相角裕量都偏小，一般选择动态超前校正网络；根据设计要求计算超前网络的补偿角确定校正网络参数确定校正网络参数确定校正后的剪切频率确定校正网络参数校验：由计算校正后的动态性能指标应用举例应用举例被控对象的传递函数,对系统的要求为：，要求单位斜坡扰动下的稳态误差、穿越频率、相角裕量，试确定校正网络的形式及参数。静态校正动态校正过程计算性能指标；计算补偿角；计算校正装置参数；校验。结论：动态滞后校正已知满足静态指标要求的开环传递函数，并计算动态指标；若相角裕量偏小而剪切频率有余，一般选择动态滞后校正网络；根据设计要求和找

7、寻满足相角裕量的频率确定校正网络参数确定校正网络参数确定校正网络参数校验：由计算校正后的动态性能指标应用举例应用举例单位负反馈系统开环传递函数为，要求进行串联校正，使校正后的系统相位裕量，在时，要求，试确定校正网络的形式及参数。静态校正动态校正过程计算满足相角裕量要求的频率；确定校正参数；校验。结论：第四节局部反馈校正局部反馈校正方案的提出局部反馈校正系统的结构局部反馈校正效果的定性分析改变开环传递函数的结构，方便串联校正网络的设计；提高抗内扰能力；明显提高控制系统的控制水平。第五节复合控制校正复合控制校正方案的提出复合

8、控制校正系统的结构形式复合控制校正效果的定性分析给定输入前馈—提高测量值跟踪给定值能力，改善给定输入变化时的动静态品质，不影响系统的稳定性。扰动输入前馈—提高抗干扰能力，改善扰动输入时的动静态品质，不影响系统的稳定性。