自动控制技术项目教程 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串联校正6.2反馈校正6.3顺馈校正制作:贺力克陈义一、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：二、串联校正(SeriesCompensation)：1、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。2、比例（P）校正（ProportionCompensation）举例分析:

2、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=100，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降低系统增益后,可看出：　　①使系统的稳定性改善，最大超调量下降，振荡次数减少；　　②当系统的开环增益降低时，系统的稳态误差将增加，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)

3、实际系统的要求，是最常用的调整方法之一。3、比例-微分(PD)校正(Proportional-Derivative）(相位超前校正)图6-3比例微分校正与比例校正对系统性能影响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）校正的系统框图增设PD校正装置后,可看出：　　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。这意味着超调量下降，振荡次数减少。　　②由于抵消了一个惯性环节，因此

4、由此惯性环节造成的时间上的延迟也消除了，从而改善了系统的快速性，使调整时间减少。③在信号输入处由电容器构成的微分环节很小。高频很容易进入，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校正使系统的相位前移，所以又称它为相位超前校正。4、比例-积分(PI)校正(ProportionalIntegralCompensation)(相位滞后校正)图6-5具有比例积分校正的系统框图设T1

5、＝0.2s，T2＝0.1s，K1＝40，于是有：(6-5)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PI调节器，其传递函数为：为了使分析简明起见，今取Tc=T1=0.2s；取Kc=1。图6-6比例积分校正对系统性能的影响增设PI调节器后：　　①系统由0型系统变为Ⅰ型系统，从而实现了无静差。这样，系统的稳态误差将显著减小，从而显著地改善了系统的稳态性能。　　②系统由0型变为Ⅰ型，是以一个积分环节取代一个惯性环节为代价的，而积分环节在时间（亦即相位）上造成的滞后，较惯性环节更为严重，因此会使系统的稳定性变差，系统的超调量将

6、会增大，振荡次数增多。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。结论：　　比例微分校正能改善系统的动态性能，但使高频抗干扰能力下降；而比例积分校正能改善系统的稳态性能，但使动态性能变差；为了能兼得二者的优点，又尽可能减少两者的副作用，常采用比例-积分-微分（PID）。5、比例-积分-微分(PID)校正(ProportionalIntegralDerivativeCompensation)(相位滞后-超前校正)为伺服电动机的机电时间常数，设；为检测滤波时间常数，设；为系统的总增益，设随动系统固有部分的传递

7、函数为：如今要求此系统对等速输入信号，也能实现无静差。设PID调节器的传递函数为，有图6-7具有比例积分微分（PID）校正的系统框图为了使分析简明起见，选择调节器的T1与系统系统的大惯性时间常数Tm相等,即T1=Tm=0.2s，并取T2>Tx，今取T2=0.1s，Kc=2。于是经PID串联校正后系统的开环传递函数为：图6-7比例积分微分（PID)校正对系统性能的影响增设PID调节器后：　　①系统由Ⅰ型变为Ⅱ型，系统增加了一阶无静差度，从而显著地改善了系统的稳态性能，对等速输入信号可实现无静差。　　②若使T1与T2取得较大，则同时可改善系

8、统的稳定性。超调量和振荡次数明显减少，而且调整时间也明显减少。结论：比例积分微分（PID）校正兼顾了系统稳态性能和相对稳定性的改善，因此在要求较高的场