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1、第六章 系统的综合与校正,6-1 概述 6-2 串联校正 6-3 反馈和顺馈校正,6-1 概述 时域指标 频域指标 两者间关系 系统带宽选择 综合考虑系统的可实现性 （经济性）和抑止噪声 校正方式 串联校正 前馈（顺馈）校正 反馈校正,【注1】校正方式选择的原则 原系统物理结构，信号是否便于取出和加入，信号的性质，系统中各点功率的大小，可供选用的元件，设计者的经验等。 串联校正通常由低能量向高能量部位传递信号，加上校正装置本身的能量损耗，必须进行能量补偿。因此，串联校正装置通常由有源网络或元件构成，即其中需要有放大元件。 反馈校正是由高能量向低能量部位传递信号，校正装置本身不需要放大元件，因此
2、需要的元件较少。从反馈控制的原理出发，反馈校正可以消除校正回路中元件参数的变化对系统性能的影响。因此，若原系统随着工作条件的变化，它的某些参数变化较大时，采用反馈校正效果会更好些。,【注2】控制系统分析与设计关系,常用校正装置 无源校正网络 串联校正 超前校正 滞后校正 滞后超前 前馈校正 反馈校正 有源校正网络,6-2串联校正 频率法串联校正的设计过程 分析法（试探法）和综合法（期望频率特性） 合理确定性能指标 有重点地照顾各项指标要求 不要追求不切实际的高指标,超前校正网络 特性,超前网络特点：相角超前，幅值增加 一级超前网络最大超前角为60 最有效的 实质：利用超前网络相角 超前特性提高
3、系统相角裕 度。,超前校正对系统的影响,增加开环频率特性在剪切频率附近的正相角，从而提高了系统的相角裕度； 减小对数幅频特性在幅值穿越频率上的负斜率；从而提高了系统的稳定性； 提高了系统的频带宽度，从而提高了系统的响应速度； 不影响系统的稳态性能。但若原系统不稳定或稳定裕量很小且开环相频特性曲线在幅值穿越频率附近有较大的负斜率时，不宜采用相位超前校正，因为随着幅值穿越频率的增加，原系统负相角增加的速度将超过超前校正装置正相角增加的速度，超前网络就起不到补偿滞后相角的作用了。,超前校正步骤 (设给定指标 ) 由 由 确定 作图设计 ，验算,滞后校正网络 特性,滞后网络特点：相角滞后，幅值衰减 在
4、1/bT处10dec后相角最大损失为-6 实质：利用滞后网络幅值衰减特性 挖掘系统自身的相角储备。,滞后校正对系统的影响,在保持系统开环放大系数不变的情况下，减小剪切频率，从而增加了相角裕度，提高了系统相对稳定性； 在保持系统相对稳定性不变的情况下，可以提高系统的开环放大系数，从而改善系统的稳态性能； 由于降低了幅值穿越频率,系统宽带变小，从而降低了系统的响应速度，但提高了系统抗干扰的能力。,滞后校正步骤 (设给定指标 ) 由 由 确定 作图设计 ，验算,滞后-超前校正网络 特性,滞后部分 超前部分,滞后-超前网络特点： 幅值衰减，相角超前 实质：综合利用滞后网络幅值衰减、超前网络相角超前的特
5、性，改造开环频率特性，提高系统性能。,滞后-超前校正对系统的影响,串联超前校正利用超前网络相角超前特性提高系统的相角裕量或相对稳定性，串联滞后校正利用滞后网络在高频段的幅值衰减特性来提高系统的开环放大系数，改善系统的稳态性能。 当原系统在剪切频率上的相频特性负斜率较大又不满足相角裕量时，不宜采用串联超前校正，而应考虑采用串联滞后校正。但并不意味着串联滞后一定能有效的代替串联超前校正；在某些情况下采用串联滞后和超前校正，即滞后-超前校正，综合两种校正方法进行系统校正。 从频率响应的角度来看，串联滞后校正主要校正开环频率的低频区特性，而超前校正主要用于改变中频区特性的形状和参数。在确定参数时，两者
6、基本上可独立进行。一般，可先根据动态性能指标的要求确定超前校正装置的参数，在此基础上，再根据稳态性能指标的要求确定滞后装置的参数。 在确定滞后校正装置时，尽量不影响已由超前装置校正好了的系统的动态指标，在确定超前校正装置时，要考虑到滞后装置加入对系统动态性能的影响，参数选择应留有裕量。,滞后-超前校正步骤 (设给定指标 ) 由 由 （前两种网络均无效） 确定 作图设计 ，验算,期望频率特性法校正 概述：将性能指标转化为期望的对数幅频特性，再与原系统的频率特性进行比较，从而得出校正装置的形式和参数，仅适合于最小相位系统的校正。 表达式 期望对数幅频特性的求法（三频段理论）,6.3 反馈和顺馈校正
7、 概述：改善系统的性能，抑制反馈环内不利因素的影响。 结构图 说明：内回路带宽较外回路带宽宽，在外回路动态过程中,特性,PID实质（PID组合要综合考虑其增加的零极点的影响） P 提高开环增益，稳态误差减少 降低系统阻尼，快速性提高，稳定性降低 降低幅值裕度 I（低频段） 提高系统型别，稳态误差减少 相角滞后增加，稳定性降低 D（中频段） 不影响稳态性能 提高系统阻尼，快速性变慢，稳定性提高，降低超调 增加零点，相角裕度增加 噪声敏感,频率法串联校正小结,频率法串联校正适用的范围 单位反馈的最小相角系统 非单位反馈系统 非最小相角系统 需将L(w)曲线和 j (w)曲线同时绘出，在考虑稳定性的
8、基础上进行校正。,串联校正方法的比较,频域分析法小结（1）,一. 单项选择题 ( 在每小题的四个备选答案中，选出一 个正确的答案，将其题号写入题干的内，每小题 1分，共 分 ),频域分析法小结（2）,频域分析法小结（3）,频域分析法小结（4）,频域分析法小结（5）,9已知串联校正装置的传递函数为 则它是,A相位滞后校正； B滞后超前校正； C相位超前校正； D、都不是。,频域分析法小结（6）,频域分析法小结（7）,频域分析法小结（8）,频域分析法小结（9）,二. 多项选择题(在每小题的五个备选答案中，选出 二至五个正确的答案，将其号码写入题干的 内，正确答案没有选全、多选或有 选错的，该题无分，每小题2分，共 分),频域分析法小结（10）,频域分析法小结（11）,频域分析法小结（12）,频域分析法小结（13）,频域分析法小结（14）,频域分析法小结（15）,频域分析法小结（16）,频域分析法小结（17）,频域分析法小结（18）,频域分析法小结（19）,三分析计算题,频域分析法小结（20）,2.已知开环系统的频率特性如下图所示，试判断闭环系统 的稳定性，求出闭环系统在右半平面的极点数。,解.,频域分析法小结（21）,3.假设当K=100时，系统开环 幅相特性如图所示。已知右 半s平面的开环极点数P=0, 试确定使系统稳定的开环增 益K的范围。,解.,(临界),稳 定,稳 定,
