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1、第六章第六章 控制系统的校正控制系统的校正 6-16-1系统的设计和校正问题系统的设计和校正问题 6-26-2串联校正串联校正 6-36-3反馈校正反馈校正 6-46-4系统串联校正的理论设计系统串联校正的理论设计6-1 系统的设计和校正问题系统的设计和校正问题一、校正一、校正1、概念：如果原系统不能满足各项性能指、概念：如果原系统不能满足各项性能指标的要求，为了改善，在系统中引入一些附标的要求，为了改善，在系统中引入一些附加装置，以满足要求。该引入的装置即校正加装置，以满足要求。该引入的装置即校正装置。装置。返回2、任务：已知原有系统和要求的性能指标，、任务：已知原有系统和要求的性能指标，设
2、计校正装置。设计校正装置。二、校正方法：1、串联校正、串联校正:加在前向通道误差之后，放大环节之前加在前向通道误差之后，放大环节之前串联校正+GG1G2H反馈校正2、反馈环节：有局部反馈、全部反馈、正反馈、负反馈、反馈环节：有局部反馈、全部反馈、正反馈、负反馈3、前置校正、前置校正4、干扰校正、干扰校正前置校正+干扰校正+G1G2H+ 用户用性能指标来表达对控制系统的要求（定性、用户用性能指标来表达对控制系统的要求（定性、定量、部分定性定量、部分定性+部分定量）部分定量）具体：具体：1、时域指标、时域指标 超调量超调量Mp、调节时间调节时间ts、位置误差位置误差Kp、速度速度 误差误差Kv，加
3、速度误差加速度误差Ka、阻尼比阻尼比 2、频域指标频域指标 剪切频率剪切频率c、频带宽度频带宽度b、相位裕度相位裕度、幅值幅值裕度裕度Kg、峰值峰值Mrv提出的指标要适当考虑提出的指标要适当考虑 三、性能指标合理性合理性可行性可行性经济性经济性若若过高，则达过高，则达不到要求；或不到要求；或系统造价高系统造价高四、设计步骤1、系统建模（辨识）、系统建模（辨识）2、根据要求，选择校正装置（能体现校正传递函、根据要求，选择校正装置（能体现校正传递函数的物理装置），可以是机械、电气、气动、液数的物理装置），可以是机械、电气、气动、液压、混合的，一般电气首选；压、混合的，一般电气首选；3、做样件（或软
4、件仿真）；、做样件（或软件仿真）；4、调整参数、修改结构（调试）；、调整参数、修改结构（调试）；5、完成、完成校正的核心：校正的核心：选择合适的选择合适的校正数学模型校正数学模型 6-2 串联校正串联校正l超前校正超前校正l滞后校正滞后校正l滞后超前校正滞后超前校正lPIDPID调节器（校正器）调节器（校正器） 返回一、超前校正1、校正模型、校正模型(复阻抗法)令：CR1R2模拟电路（无源）模拟电路（无源）另：机械装置：有源电子装置：CR1Uo+R0R2R3R4UiF(t)xf1f2kR2R3R4二二. 校正分析校正分析超前校正环节Bode 图 L20lg 1/T 1/ Tmm应用应用：1/T
5、 1/T c1 c2L -讨论：1.校正前：不稳定系统（一次穿越）；校正校正前：不稳定系统（一次穿越）；校正后：稳定后：稳定;2.中频段：校正前：中频段：校正前：- 40dB； 校正后：校正后：-20dB ;3. c 变宽，快速性提高；变宽，快速性提高； * 1增益有衰减，用串联放大补偿到增益有衰减，用串联放大补偿到1，补，补偿后，原低频段不变。偿后，原低频段不变。串联校正基本原理：串联校正基本原理： 利用超前校正网络的相角超前特性来增大利用超前校正网络的相角超前特性来增大系统的相角裕度，以改善系统的动态特性系统的相角裕度，以改善系统的动态特性。 返回二、滞后校正1、校正模型、校正模型：CR1
6、R2模拟电路（无源）模拟电路（无源）另：有源电子模拟装置：+CR1UoR0R2R3Ui2、校正分析： L 1/T1/ T滞后校正环节bode图 L -/2 - 1/T 1/Tc2 c1应用应用分析：1.校正前：临界稳定校正前：临界稳定； 校正后，相位裕度为校正后，相位裕度为；2. c 变窄，牺牲快速性；变窄，牺牲快速性；3.校正后有校正后有 ，可以再提高可以再提高K，增加精度。增加精度。 滞后校正基本原理：滞后校正基本原理： 利用校正装置的高频幅值衰减特性，使系利用校正装置的高频幅值衰减特性，使系统剪切频率下降，提高相角稳定裕度。统剪切频率下降，提高相角稳定裕度。 返回三、滞后、超前校正 低频
7、段加滞后（精度、平稳性），低频段加滞后（精度、平稳性）， 中频段加超前（快速性）。中频段加超前（快速性）。1 1、模拟电路：、模拟电路：C1R1C2R2滞后超前校正的Bode图：无源无源RC网络，常因负载效应，对原系统影响较网络，常因负载效应，对原系统影响较 大，一般采用有源大，一般采用有源RC网络。网络。 而工程上，采用现成产品而工程上，采用现成产品-PID调节器调节器返回 L 1/T2 1/T2 1/T1 /T1四、四、PIDPID调节器（校正器）调节器（校正器）1、PD调节器调节器（比例（比例+微分）微分）CR1Uo+R0R2R3Ui具有超前校正特性具有超前校正特性L()/dB20 dB/dec20lgKp0KpKTKTm mT Tl l 代入代入K K得得 这是单环调速系统的稳定条件。这是单环调速系统的稳定条件。 可见，增大可见，增大Kp、Ks、TI对系统相对系统相对稳定性均起不利影响。对稳定性均起不利影响。 谢谢观看！谢谢观看！
