线性系统校正方法

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1、1闭环频率特性和系统过渡过程的关系1）闭环幅频特性的低频区闭环幅频特性M(ω)中靠近零频的低频区特性即M(0)附近，反映了控制系统的稳态性能，即控制精度。2）闭环幅频特性的中频区闭环幅频特性的谐振峰值Mp反映控制系统的平稳性，谐振频率ωp反映控制系统的快速性。3）闭环幅频特性的高频区闭环幅频特性的高频区一般是噪声信号区，所以希望系统在高频区幅频特性迅速衰减，以减小噪声对系统的影响。控制系统的校正2第六章3系统的设计与校正概念常用的校正装置及其特性串联校正局部反馈校正的主要内容46-1系统的设计与校正问题当被控对象给定后，设计一个实际的控制系统一般要确定：（1）根据所要求的被控信号的最大速度或

2、速度等，初步选择执行元件的形式、特性和参数。（2）根据要求的测量精度、抗扰动能力、被测信号的物理性质、测量过程中的惯性、非线性度等因素，选择测量元件。（3）根据执行元件的功率要求，选择功率放大器；根据系统设计增益的要求确定增益可调的前置放大器。若仅靠调整放大器增益或系统已有的元部件参数，不能使得系统性能指标满足要求，则要在系统中加入参数及特性可调整的校正装置。主要三种校正方法：串联校正、反馈校正、复合校正。5性能指标电动机控制系统：（1）直流电动机调速系统对速度平稳性、稳态精度要求较高；（2）随动系统对于系统输出对系统输入的跟踪速度要尽可能快，系统的快速性。生产过程（石油化工、生物工程、热力

3、工程等）：系统输出（温度、流量、压力等）平稳、稳态精度。性能指标的确定要考虑物理可实现性、经济性设计方法：（1）根轨迹法校正时域性能指标：单位阶跃响应的峰值时间、调节时间、超调量、阻尼比、稳态误差等；（2）频率法校正频域性能指标：相角裕度、幅值裕度、谐振峰值、闭环带宽、静态误差系数等。在实际应用中频率法校正更加广泛。6二阶系统频域指标与时域指标的关系谐振峰值谐振频率带宽频率截止频率相角裕度超调量调节时间7一般要求系统的稳定裕度在45o左右中频区的斜率为-20dB/dec若输入信号的带宽：噪声信号主要作用的频带为：而且使处于之外。8用什么校正？校正装置——为了改善系统性能，引入的附加装置叫作校

4、正装置，也叫补偿器；校正装置可以是电气的、机械的、气动的、液压的或其他形式的元件组成；电气的校正装置分为有源的和无源的两种，应用无源的校正装置时，要考虑负载效应。为什么校正？闭环系统有自动控制功能，在一定范围内可以通过调节增益改变系统性能，但有时不能满足要求。9校正方式？串联校正、反馈校正、前馈校正、复合校正串联校正与反馈校正串联校正被控对象反馈校正前置放大、功率放大10前馈校正被控对象反馈校正前置放大、功率放大G1(s)G2(s)Gn(s)G1(s)G2(s)Gr(s)前馈校正复合校正11方案选择技术性能、经济指标、可靠性等方面进行全面比较，权衡利弊，得到方案。提出合适的性能指标，选择测量

5、元件、执行元件、放大器等。12系统开环频率特性与系统性能指标密切相关，一般可以将校正问题归纳为三类：1、如果系统稳定且有较满意的暂态响应，但稳态误差太大，这就必须增加低频段的增益来减小稳态误差，同时保持中、高频特性不变；2、如系统稳定且有较满意的误差，但其动态性能较差，则应改变系统的中频段和高频段，以改变系统的截止频率和相角裕度；3、如果一个系统的稳态和动态性能均不能令人满意，就必须增加低频增益，并改变中频段和高频段。13基本控制规律（1）比例（P）控制（2）比例-微分（PD）控制14（3）积分（I）控制（4）比例-积分（PI）控制15例1设比例-积分控制系统，其不变部分传递函数为分析PI控

6、制对系统稳态性能的改善。解：没有PI控制或比例控制，系统稳态误差为采用PI控制，稳态误差为零而且可以调整积分时间常数，使得系统闭环稳定。16（5）比例-积分-微分（PID）控制17186-2常用校正装置及其特性1.无源校正网络无源超前网络进一步可研究对数频率特性19超前网络bode图求两端交接频率的中点（即几何中心）：20超前网络的作用21超前校正装置对系统性能有如下影响：1、减少了开环频率特性在幅值穿越频率上的负斜率，提高了系统的稳定性；2、减小了阶跃响应的超调量；3、增加了开环频率特性在幅值穿越频率附近的正相角和相角裕度；4、提高了系统的频带宽度；5、不影响系统的稳态性能；上述内容可以归

7、纳为：两少，两高，一不变。22超前校正总结：1)超前校正原理：利用超前网络的相角超前特性，使系统的截止频率和相角裕度满足性能指标的要求，从而改善闭环系统的动态性能2）适用对象：超前校正主要应用于原系统稳定，稳态性能已满足要求而动态性能较差的系统。3）缺点：降低了系统的抗扰性能。23无源滞后校正无源滞后网络对低频信号不产生衰减，对高频噪声信号有削弱作用，b值越小，通过滞后网络的噪声电平就越低。24滞后网络用于串