自动控制原理 教学课件 作者 张冬妍 第6章 线性控制系统的串联校正.ppt

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1、6.16.线性控制系统的串联校正6.26.36.46.5系统校正的基本方式和方法常用的校正装置及其特性频率特性法的串联校正PID控制器设计线性系统校正的MATLAB实现给系统附加具有某些典型环节的装置，来有效地改善系统性能，这种方法称为系统校正。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和反馈校正。6.1系统校正的基本方式和方法基于频率特性分析法校正的基本原理：通过所加的校正装置来改善系统的相角裕度或幅值裕度，改善系统开环频率特性，使校正后系统具有：低频段的增益满足稳态精度的要求；中频段对数幅频特性的斜率为-20dB/d

2、ec，并具有较宽的频带，使系统具有满意的稳定裕度和动态性能；高频段要求幅值迅速衰减，以减少噪声的影响。6.1系统校正的基本方式和方法6.2.1超前校正装置传递函数频率特性6.2常用的校正装置及特性控制系统中，具有相位超前特性的串联校正称为超前校正。6.2.1超前校正装置6.2常用的校正装置及特性超前网络对频率在至之间的输入信号有明显的微分作用，即比例微分（PD）控制。对数幅频特性清楚地表征超前校正装置的高通滤波特性，其最大的幅值增益为dB，最大增益的频率范围是（，），其最大超前相角对应的频率。最大超前相角为：6.2.1超前校正装置6.2常用

3、的校正装置及特性超前校正网络的对数频率特性图：6.2.1超前校正装置6.2常用的校正装置及特性串联相位超前校正的优点：增大系统相角裕度，降低系统响应的超调量。增加系统带宽，加快系统响应速度。超前校正的基本原理:利用超前校正网络的相角超前特性去增大系统相角裕度，以改善系统暂态响应。6.2.2滞后校正装置传递函数频率特性6.2常用的校正装置及特性控制系统中，具有相位滞后特性的串联校正称为滞后校正。6.2.2滞后校正装置6.2常用的校正装置及特性滞后装置在时，对低频有用信号无衰减作用；在时，对高频信号有一定的衰减作用，其最大的幅值衰减为，值越小，

4、这种衰减作用越强；滞后装置在频率至之间呈积分效应，即比例积分（PI）控制，而对数相频特性呈滞后特性。最大滞后相角发生在最大滞后相角处的角频率处，最大滞后相角为：6.2.2滞后校正装置6.2常用的校正装置及特性滞后校正网络的对数频率特性图：6.2.2滞后校正装置6.2常用的校正装置及特性滞后校正的基本原理：利用其高频幅值衰减特性，使校正后系统剪切频率下降，从而获得足够的相角裕度。（因此最大滞后角应力求避免发生在系统剪切频率附近）虽然滞后校正没有直接影响20lgK(与稳态精度有关)，但由于加入滞后环节为K↑提供了可能，从而可减小系统稳态误差。在

5、系统响应速度要求不高而抑制噪声能力要求较高情况下可以考虑采用滞后校正。6.2.3滞后-超前校正装置传递函数频率特性6.2常用的校正装置及特性控制系统中，具有相位滞后-超前特性的串联校正称为滞后-超前校正。6.2常用的校正装置及特性滞后－超前校正的作用：超前校正：增加频宽提高快速性，加大稳定增益裕度，改善振荡情况；滞后校正：可解决提高稳态精度和振荡性之间的矛盾，但会使频带变窄；滞后－超前校正：可全面提高系统的动态品质，使稳态精度、快速性和振荡性均有所改善。6.2.3滞后-超前校正装置6.2常用的校正装置及特性滞后-超前校正网络的对数频率特性图

6、：6.2.3滞后-超前校正装置6.3.1串联超前校正6.3频率特性法的串联校正6.3.1串联超前校正6.3频率特性法的串联校正6.3.1串联超前校正6.3频率特性法的串联校正6.3.1串联超前校正6.3频率特性法的串联校正6.3.2串联滞后校正6.3频率特性法的串联校正6.3.2串联滞后校正6.3频率特性法的串联校正6.3.2串联滞后校正6.3频率特性法的串联校正6.3.2串联滞后校正6.3频率特性法的串联校正6.3.2串联滞后校正6.3频率特性法的串联校正6.3.3串联滞后-超前校正6.3频率特性法的串联校正6.3.3串联滞后-超前校正6

7、.3频率特性法的串联校正6.3.3串联滞后-超前校正6.3频率特性法的串联校正6.3.3串联滞后-超前校正6.3频率特性法的串联校正6.3.3串联滞后-超前校正6.3频率特性法的串联校正6.3.4串联校正的期望频率特性法6.3频率特性法的串联校正6.3.4串联校正的期望频率特性法6.3频率特性法的串联校正6.3.4串联校正的期望频率特性法6.3频率特性法的串联校正6.3.4串联校正的期望频率特性法6.3频率特性法的串联校正6.3.4串联校正的期望频率特性法6.3频率特性法的串联校正6.4.1PID控制器的工作原理6.4PID控制器设计1.比

8、例（P）控制规律6.4.1PID控制器的工作原理6.4PID控制器设计1.比例（P）控制规律6.4.1PID控制器的工作原理6.4PID控制器设计2.比例－微分（PD）控制规律6