自控整理第六章控制系统的校正

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1、第六章控制系统的校正1第6章控制系统的校正基本要求6－1系统校正设计基础6－2串联校正6－3串联校正的理论设计方法6－4反馈校正(略)6－5复合校正(略)返回主目录2基本要求正确理解串联超前、串联滞后、串联滞后-超前三种校正的特性及对系统的影响。掌握基本的校正网络及运算电路。熟练掌握运用(低、中、高)三频段概念对系统校正前、后性能进行定性分析、比较的方法。熟练掌握串联校正(串联超前、串联滞后)的频率域设计步骤和方法。了解串联校正的根轨迹设计步骤和方法。返回子目录3正确理解反馈校正的特点和作用。能通过传递函数分解为典型环节的方法，比较说明加入反馈局部校正的作用。正确理解对控制作用和

2、对干扰作用的两种附加前置校正的特点、使用条件及其作用，会使用等效系统开环频率特性分析或闭环零、极点比较分析来说明前置校正的作用。了解其它一些改善系统性能的手段与方法。46－1系统校正设计基础时域：一、性能指标调节时间上升时间无差度稳态误差和开环增益等。超调量σ%返回子目录5常用频域指标:模稳定裕度:GM峰值:峰值频率:带宽:相稳定裕度:截止频率:6复数域指标是以系统的闭环极点在复平面上的分布区域来定义的。图6－1闭环极点的限制区域振荡度：φ衰减度：η7二、几种校正方式（1）图6－28二、几种校正方式（2）按照校正装置在系统中的连接方式，控制系统校正方式可分为串联校正、反馈校正、

3、前馈校正和复合校正四种。串联校正装置一般接在系统误差测量点之后和放大器之前，串接于系统前向通道之中；反馈校正装置接在系统局部反馈通路之中。串联校正与反馈校正连接方式如图所示。(a)前馈校正又称顺馈校正，是在系统主反馈回路之外采用的校正方式。如图所示（b)。96-2-1基本控制规律1比例控制规律具有比例控制规律的控制器，称为P控制器，如图所示。其中称为P控制器增益。P控制器实质上是一个具有可调增益的放大器。在串联校正中，加大控制器增益，可以提高系统的开环增益，减小系统稳态误差，提高系统的控制精度，但会降低系统的相对稳定性，甚至造成闭环系统不稳定。因此，在系统校正设计中，很少单独使用

4、比例控制规律。系统的基本控制规律102比例-微分控制规律具有比例－微分控制规律的控制器，称为PD控制器，其输出与输入的关系如下式所示：为比例系数；为微分时间常数。PD控制器中的微分控制规律，能反应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，因而有助于系统动态性能的改善。系统的基本控制规律113积分（Ⅰ）控制规律具有积分控制规律的控制器，称为Ⅰ控制器。Ⅰ控制器的输出信号与其输入信号的积分成正比，即其中为可调比例系数。在串联校正时，采用Ⅰ控制器可以提高系统的型别（无差度），有利

5、于系统稳态性能的提高，但积分控制使系统增加了一个位于原点的开环极点，使信号产生的相角滞后，对系统不利。因此，在控制系统的校正设计中，通常不宜采用单一的Ⅰ控制器。系统的基本控制规律124比例-积分控制规律具有比例-积分控制规律的控制器，称PⅠ控制器。式中，为可调比例系数；为可调积分时间常数。在串联校正时，PⅠ控制器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s左半平面的开环零点。位于原点的极点可以提高系统的型别，以消除或减小系统的稳态误差，改善系统的稳态性能；而增加的负实零点则用来减小系统的阻尼程度，缓和PⅠ控制器极点对系统稳定性及记过程产生的不得影响。系统的基本控制规

6、律135比例-积分-微分（PID）控制规律具有比例-积分-微分控制规律的控制器，称PID控制器。传递函数为系统的基本控制规律146－2串联校正图6－4系统的串联校正返回子目录15一、相位超前校正由图6—5可见，校正作用的主要特点是提供正的相移，故称相位超前校正图6-516图6－7无源微分网络17通常式(6—1)的传递函数可以通过图6—7所示的无源网络来实现。利用复数阻抗的方法不难求出图6—7所示网络的传递函数为18相位超前校正装置的传递函数超前角的最大值为这一最大值发生在对数频率特性曲线的几何中心处，对应的角频率为（6－1）1920例6－1图6－621单位负反馈系统原来的开环渐近

7、幅频特性曲线和相频特性曲线如图6－6所示，它可以看作是根据给定稳定精度的要求，而选取的放大系数K所绘制的。从以上的例子可以看出超前校正，可以用在既要提高快速性，又要改善振荡性的情况。22二、滞后校正滞后校正传递函数为23可以通过图6－11所示的无源网络来实现24例6－2单位负反馈系统原有的开环Bode图如图6—9中曲线所示。曲线可以看作是根据稳态精度的要求，所确定的开环放大系数而绘制。系统动态响应的平稳性很差或不稳定，对照相频曲线可知，系统接近于临界情况。25图6－9例6－2对应