《控制系统的校正》PPT课件.pptx

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1、第六章控制系统的校正了解系统校正的基本概念和基本方法；掌握串联校正的伯德图设计方法；理解反馈校正和复合校正的特点及其作用；6.1系统校正的基本概念6.1.1性能指标1.稳态性能指标：稳态误差、系统的无差度v、静态误差系数；2.动态性能指标：时域动态性能指标、δ%、；频域动态性能指标γ、h、6.1.2系统带宽确定确定系统带宽，能以所需精度跟踪输入信号，又能抑制噪声。如果输入信号的带宽为0~，噪声带宽为,则控制系统的带宽频率通常为=(5~10)，且使在0~。图6-1系统带宽的选择6.1.3校正方式按照校正装置在系统中的连接方式，可分为串联校正

2、、反馈校正、前馈校正和复合校正四种基本的校正方式。6.1.4基本校正规律1.比例（P）控制规律比例控制器实质上是一个具有可调增益的放大器，在信号变换过程中，比例控制器只改变信号的增益而不影响其相位。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，从而提高系统的控制精度，而且它的强励作用可以提高系统响应的快速性，但会降低系统的相对稳定性，甚至可能造成闭环系统不稳定。因此在控制系统中只采用比例控制很难满足控制系统的稳态及动态性能，在工程中常将比例控制规律与其他控制规律组合使用。2.比例-微分（PD）控制规律比例-微分控

3、制规律中的微分控制规律能反映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，因此有助于系统动态性能的改善。单独用微分也很少，对噪声敏感。3.积分（I）控制规律输出信号与其输入信号的积分成比例。当消失后，输出信号一个不为零的常量。在串联校正中，采用I控制器可以提高系统的型级（无差度），有利提高系统稳态性能，但积分控制增加了一个位于原点的开环极点，使信号产生的相角滞有可能是后，对系统的稳定不利。不宜采用单一的I控制器。4.比例-积分（PI）

4、控制规律比例-积分控制器是比例和积分两个控制器两者的合成，兼有比例和积分两种控制规律的特点。在串联校正时，增加的开环极点和开环零点提高了系统的型级，提高了系统的阻尼程度，减小了稳态误差，缓和了PI极点对系统产生的不利影响，从而改善了系统的稳态性能。5.比例-积分-微分（PID）控制规律当利用PID控制器进行串联校正时，除了可以使控制系统的型级提高一级，从而使系统的无差度提高一级外，还可以使控制系统增加两个位于左半s平面的开环零点。与PI控制器相比，PID控制器除了具有改善控制系统稳态性能的优点外，还多提供一个负实开环零点，从而在提高控制系

5、统的动态性能方面，具有更大的优越性。PID控制器广泛应用于工业过程控制系统中，其参数的选择，一般在控制系统的现场调试中最后确定。通常，参数选择应使积分部分发生在系统开环频率特性的低频段，用以改善控制系统的稳态性能，而使微分部分发生在系统开环频率特性的中频段，以改善控制系统的动态性能。6.1.5校正方法1.频率法利用适当校正装置的伯德图，配合开环增益的调整，来修改原有的开环系统的伯德图，使得开环系统经校正与增益调整后的伯德图符合性能指标的要求。工程上经常采用这种方法。2.根轨迹法根轨迹实在系统中加入校正装置，即加入新的开环零、极点，这些新的

6、零、极点将改变原有系统的闭环根轨迹，即改变闭环极点而改善系统的性能。6.2系统串联校正6.2.1串联超前校正1.无源超前网络由上述公式可看出，串入无源超前校正装置后，系统开环增益要下降α倍。如图6-11所示为无源超前校正装置的对数特性。由特性图可看出：(1)在频率ω为至之间对输入信号有明显的微分作用；(2)正好处于两个转折频率的几何中心；(3)处的对数幅频为10lgα；(4)最大超前角只与参数α有关，二者之间单调递增。当，=42°~65°，当α>20,增加不多。在上述频率范围内，输出信号相角超前于输入信号相角，在处为最大超前相角。6.2.

7、2串联滞后校正1.无源滞后网络控制系统具有满意的动态特性，但其稳态性能不能满足要求时，可采用串联滞后校正。采用无源滞后网络进行串联校正时，主要利用其高频幅值衰减的特性，以降低系统的开环截止频率，提高系统的相角裕度。6.2.3串联滞后-超前校正兼有滞后和超前校正的优点，当待校正系统不稳定，且要求校正后系统的响应速度快、相角裕度和稳态精度较高时，以采用串联滞后-超前校正为宜。串联滞后-超前校正可使用比例-积分-微分控制器实现。1.无源滞后-超前网络与超前网络和滞后网络的传递函数比较，上述式子前半部分起滞后作用，后半部分起超前作用，因此是一个起

8、滞后-超前作用的网络，其对数渐近幅频特性如图所示。由图看出其形状由参数β确定。6.3反馈校正6.3.1反馈校正的原理如将校正装置与原系统某一部分构成一个局部反馈回路，如图所示，校正装置设置在局