自动控制技术 教学课件 作者 贺力克第6章 自动控制系统的校正.ppt

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1、第6章自动控制系统的校正6.1校正装置6.2串联校正6.3反馈校正6.4顺馈补偿一、系统校正（SystemCompensation)：1、定义：若通过调整参数仍无法满足要求时，则可以在原有的系统中，有目的地增添一些装置和元件，人为地改变系统的结构和性能，使之满足所要求的性能指标，我们把这种方法称为“系统校正”。2、分类：6.1校正装置一、分类：根据校正装置本身是否另接电源分为无源校正装置和有源校正装置。二、无源校正装置（PassiveCompensator)1、组成：由一些电阻和电容组成的两端口网络。2、了解表6-1列出了几种典型的无源校正装置。3、特点：线路简单、组合方便、无需外供电源，但本

2、身没有增益，只有衰减；且输入阻抗较低，输出阻抗又较高。三、有源校正装置（ActiveCompensator)1、组成：由运放器组成的调节器。2、了解表6-2列出了几种典型的有源校正装置。3、特点：有源校正装置本身有增益，且输入阻抗高，输出阻抗低；但线路较复杂，需另外供给电源(通常需正、负电压源)。相位滞后校正装置相位超前校正装置相位滞后－超前校正装置RC网络线路传递函数伯德图表6-1几种典型的无源校正装置表6-2几种典型的有源校正装置比例-积分（PI）调节器比例-微分（PD）调节器校正装置传递函数伯德图比例-积分-微分（PID）调节器（1）比例-积分-微分（PI

3、D）调节器（2）校正装置传递函数伯德图6.2串联校正(SeriesCompensation)一、定义：串联校正是将校正装置串联在系统的前向通路中，来改变系统结构，以达到改善系统性能的方法。二、比例（P）校正（ProportionCompensation）举例分析:图6-1为一随动系统框图，图中为随动系统的固有部分的传递函数。若中，K1=35，T1=0.2s，T2=0.01s；则系统固有部分的传递函数为图6-1具有比例校正的系统框图图6-2比例校正对系统性能的影响图6-3比例校正前、后的单位阶响应曲线降低系统增益后：①使系统的相对稳定性改善，最大超调量下降，振荡次数减少；②当系

4、统的开环增益降低时，系统的稳态误差ess将增加，系统的稳态性能变差。结论:降低增益，将使系统的稳定性改善，但使系统的稳态精度变差。若增加增益，系统性能变化与上述相反。应用:调节系统的增益，在系统的相对稳定性和稳态精度之间作某种折衷的选择，以满足(或兼顾)实际系统的要求，是最常用的调整方法之一。三、比例-微分(PD)校正(Proportional-Derivative）(相位超前校正)取Kc=1(为避开增益改变对系统性能的影响)，同时为简化起见，这里的微分时间常数取τ=T1=0.2s，这样，系统的开环传递函数变为：图6-4具有比例微分(PD)校正的系统框图图6-5比例微分校正对系统性能的影响图

5、6-6对应的开环传递函数为：的单位负反馈系统的单位阶跃响应曲线增设PD校正装置后：①比例微分环节使相位超前的作用，可以抵消惯性环节使相位滞后的不良后果，使系统的稳定性显著改善。②使穿越频率ωc提高(由13.5rad/s提高到35rad/s)，从而改善了系统的快速性，使调整时间减少(因ωc↑→ts↓)。调整时间ts由2.5秒→0.1秒。③比例微分调节器使系统的高频增益增大，而很多干扰信号都是高频信号，因此比例微分校正容易引入高频干扰，这是它的缺点。④比例微分校正对系统的稳态误差不产生直接的影响。结论:比例微分校正将使系统的稳定性和快速性改善，但抗高频干扰能力明显下降。由于PD校正使系统的

6、相位前移，所以又称它为相位超前校正。图6-7具有比例积分(PI)校正的系统框图三、比例-积分(PI)校正(ProportionalIntegralCompensation)(相位滞后校正)现设K1＝3.2，T1＝0.33s，T2＝0.036s，系统固有部分的传递函数为：如今为实现无静差，可在系统前向通路中，功率放大环节前，增设速度调节器，其传递函数为：为了使分析简明起见，今取Tc=T1=0.33s；取Kc=1.3。图6-8比例积分（PI）校正对系统性能的影响图6-9比例积分(PI)校正对系统性能的影响a)校正前b)校正后增设PI校正装置后：①在低频段，系统的稳态误差将显著减小，从而改善

7、了系统的稳态性能。②在中频段，相位稳定裕量减小，系统的超调量将增加，降低了系统的稳定性。③在高频段，校正前后的影响不大。结论:比例积分校正将使系统的稳态性能得到明显的改善，但使系统的稳定性变差。　　由于PI校正使系统的相位后移，所以又称它为相位滞后校正。【例６-1】在如图6-7所示的系统中，若固有部分的传递函数(对应随动系统)为:如今要求对斜坡信号输入为无静差，希望将系统校正成Ⅱ型系统(前