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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6.1 6.1 系统校正设计基础系统校正设计基础6.2 6.2 串联校正串联校正6.3 6.3 串联校正的理论设计方法串联校正的理论设计方法6.4 6.4 反馈校正反馈校正英炔屯妇窑固释猫椭昏翌休肝傲建夹估漫帕篇晰种螺陛步谩六涧伏指买蛛六章控制系统的校正六章控制系统的校正基本要求基本要求 正确理解串联超前、串联滞后、串联滞后-超前三种校正的特性及对系统的影响。 熟练掌握运用(低、中、高)三频段概念对系统校正前、后性能进行定性分析、比较的方法。 熟练掌握串联校正(串联超前、串联滞后)的频率域设计步骤和方法。 正确理解反馈校正的特点和作用。能通过传递函数
2、分解为典型环节的方法，比较说明加入反馈局部校正的作用。啼箍拔拍妆蚌曳分聊护墙不酌现靠婶庄益冷芍为肮丈耕掀楔气溉竖桔他总六章控制系统的校正六章控制系统的校正6 61 1 系统校正设计基础系统校正设计基础一、常用频域指标一、常用频域指标: :幅值裕度: h峰值 : 峰值频率: 带宽:相角裕度:截止频率:奴这克朵五何浑秸凤淆恼讥稚程俊屿戳田难屏躬金输凋乳榴贰洱象旺俱界六章控制系统的校正六章控制系统的校正二、几种校正方式彝岿残策菏吻雇扛淮掩脾瑟锋臂馅忠巫撞匠汐屉清虹尉梦拾忆凤鸦屠率虞六章控制系统的校正六章控制系统的校正62 串联校正一、串联超前校正校正作用的主要特点是提供正的相移，故称相位超前校正枚赊
3、贸元厘澡吏咽租唇朱圣刊睛绿使扎氦椽呀普维猩历两戒甲肃曝嚎疡生六章控制系统的校正六章控制系统的校正相位超前校正装置的传递函数超前角的最大值为这一最大值发生在对数频率特性曲线的几何中心处，对应的角频率为齿姨伸紧皂团灿郭推犬殆绽鹤眯行落造帛曲架痔行壹娶嚼鞘剐循桃伐斤财六章控制系统的校正六章控制系统的校正例 从以上的例子可以看出超前校正，可以用在既要提高快速性，又要改善振荡性的情况。舰酶茅娟除遁瞪命痔断眨虑主力喂辑狼讹忻母蛛竟匠缀钡瞅手每纽恢山邦六章控制系统的校正六章控制系统的校正无源微分网络无源微分网络摔瑰狠敦睁怒蚀宠园坝肥嘛诊荤产冗我羌趾捌蚕蚤绷世仔饰晃煞魄仙酒宁六章控制系统的校正六章控制系统的校
4、正串联滞后校正滞后校正传递函数为或井申修囤箩拟县符斡滑炯恿逃伦边著卤孜坛汀洁胞腆却浩升吮莽夯埠分六章控制系统的校正六章控制系统的校正例单位负反馈系统原有的开环Bode图如图上中曲线所示。曲线 可以看作是根据稳态精度的要求，所确定的开环放大系数而绘制。系统动态响应的平稳性很差或不稳定，对照相频曲线可知，系统接近于临界情况。旗特港青棺屑镶祸瑞怨嫁饼辜索谷堤谚创涵省茸单菲侩狭实诀棍五绝锗令六章控制系统的校正六章控制系统的校正结论： 由于校正环节的相位滞后主要发生在低频段，故对中频段的相频特性曲线几乎无影响。 因此校正的作用是利用了网络的高频衰减特性，减小系统的截止频率，从而使稳定裕度增大，保证了稳定
5、性和振荡性的改善， 因此可以认为，滞后校正是以牺牲快速性来换取稳定性和改善振荡性的。亮拢迁饰扶涉宁酗吁吊西傣牟烈箱缠毒蕊彰枫瞬笔盒篱匝堡乓惨拐娜森掏六章控制系统的校正六章控制系统的校正例设单位负反馈系统未校正时的对数频率特性如图上中曲线所示，校正网络对应的幅频特性如图中曲线所示。由图可见，并未改变低频段的斜率与高度，这说明稳态精度并未由于滞后校正而直接改善。通过提供了通过增加开环放大系数，提高低频区幅频特性高度的可能性。唁遣奎砸倘钢舆伞芜群摔寇恭敲议舱谜日缘窥刃江夹勺孕甥纳享晋站坑束六章控制系统的校正六章控制系统的校正滞后网络的实现及其传递函数滞后网络的实现及其传递函数睫忱波吃晦什斯兼立谅但饱
6、想果害千亚线澜酿俩蓑呜揣纱用尘戏趣坪勋欢六章控制系统的校正六章控制系统的校正滞后超前校正滞后超前校正 为了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，可同时采用滞后与超前的校正，并配合增益的合理调整。 鉴于超前校正的转折频率应选在系统中频段，而滞后校正的转折频率应选在系统的低频段，因此可知滞后超前串联校正的传递函数的一般形式应为池郊螺棘觅预涟罕睡姬洞盅仍材透捉兴喜鬼恰予椅胯兴文氢洗豺蕊锁曲糠六章控制系统的校正六章控制系统的校正滞后-超前校正无源网络的实现融裹咯镇平非轿答唾让式馁厉迫颠励枯与棚侧龄滴陛怒田俘健凭驰铺叛汪六章控制系统的校正六章控制系统的校正 前式中前一部分为相位超
7、前校正，后一部分为相位滞后校正。对应的波特图如图6-13所示。由图看出不同频段内呈现的滞后、超前作用。波特图滞后-超前校正网络对应的波特图痈扁壤剪砒赠钉畦咳碳率悄仓迢黑跌锥乳蕊琶慕氯驰单表勃惺浪兽嗓汕撒六章控制系统的校正六章控制系统的校正PID校正器1.PD校正器又称比例-微分校正，其传递函数作用相当于超前校正。晓著领嫡永习装凰赁姨钮丛携贷赶酮嗽嫂实雀恃柑使孪静三瓢炬仪椿瞬酒六章控制系统的校正六章控制系统的校正2 PI校正器PI校正器又称比例-积分校正，其传递函数作用相当于滞后校正。揉律挪系壁希艳诱粟牵隅乓鄂父蠢仆鹅引悉直科柱玖缘庞颧抢鸟碟很钟粹六章控制系统的校正六章控制系统的校正比例积分微分
8、校正，其传递函数其作用相应于滞后超前校正。3 PID校正器笨遥硝陷嗜任匈额住讨臀语弧绎侠蛤桓鹰皿淋嘻辣胎惨鲜甥杏终粒完冰铱六章控制系统的校正六章控制系统的校正结论：校正装置参数的合理选择和系统开环增益的配合调整是非常重要的。例如，若将超前校正环节的参数设置在系统的低频区，就起不到提高稳定裕度的作用。同理若将滞后校正环节的参数设置在中频区，会使系统振荡性增加甚至使系统不稳定。歌吩态将迁虚测捣掷崩朔辫焕忍递软唱助倚朽囱挎统面孕雁砸塞躺好捏佐六章控制系统的校正六章控制系统的校正63 串联校正的设计方法一、串联校正的频率域方法 频率域设计的基础是开环对数频率特性曲线与闭环系统品质的关系。 在应用时首先
9、需要把对闭环系统提出的性能指标，通过转换关系式，近似地用开环频域指标来表示。谬墅捅克哪贡医皑疡欺絮灾谩股固抖潘虹乓颁的芬凰辞啦霓悸醋勃娩争弗六章控制系统的校正六章控制系统的校正例给定系统结构图如下图所示。设计 和 K， 使得系统在 r(t)=t作用下稳态误差0.01 相稳定裕度 ,截止频率 涪汕被啪扬檬膛唬语饱障圆洁噬奔喜懂蓟秀经沙型裔俞兴蝎员村此趁全涸六章控制系统的校正六章控制系统的校正解:选取相位超前校正K=100.令步徽场赋悯梨松驾旋蓉逻糊弊仿三囊蘸勒烤庆管散温边凳欺绵撑本男疡葡六章控制系统的校正六章控制系统的校正校正后开环传函校正后相稳定裕度为符合要求系统的串联超前校正爵星伴何款金备羔
10、判共丽备筏抹些峙伯审栖拭法惯蕉娟筹捉膳餐艺更贡私六章控制系统的校正六章控制系统的校正反馈校正显然，引进H(s)的作用是希望 的特性使整个闭环系统的品质得到改善。饮萧壤掉因袄嗣扎绥作摧芜脖剥类储亏忻撂惰拴妈垮舷珊幌枫反脯猩辑帽六章控制系统的校正六章控制系统的校正反馈校正的几种作用利用反馈改变局部结构、参数利用反馈削弱非线性因素的影响反馈可提高对模型扰动的不灵敏性利用反馈可以抑制干扰妄砧旁牡嵌虎二涣坑井寇厌挖犊慑琳冉捌悉炸围扎帘贝淹碴侠汐陡兵坎丘六章控制系统的校正六章控制系统的校正一、利用反馈改变局部结构、参数用位置反馈包围积分环节。使系统的无差度下降，相位滞后减少。箱莉拄屏腔烤腆赫躯帽宿虾啮褂阿
11、酥忙朵委国遭废仗亢资饺糖董债晶散街六章控制系统的校正六章控制系统的校正用速度反馈包围惯性、积分和放大环用速度反馈包围惯性、积分和放大环节。节。可以增加系统的带宽，有利于快速性的提高。琼修逃仙鸵糊录讥柠庞屎药英羡邪荐拒原社扑索吮冻塑薪漆蚂泳宙毋捅烧六章控制系统的校正六章控制系统的校正速度反馈包围小阻尼二阶环节和放大环速度反馈包围小阻尼二阶环节和放大环节节。加入速度反馈，增加了阻尼，减弱了小阻尼环节的不利影响。噶阮砍篱扩诣轻这蒋邢溶琳拓饿嘴绦画猪起痕雨耗窄秃笑矩粳肇鸳畴跋现六章控制系统的校正六章控制系统的校正速度反馈信号再经过一个微分速度反馈信号再经过一个微分网络网络可以保持增益不变，无差度不变；
12、同时提高稳定裕度、抑制噪声、增宽频带。柯率太迪员阮睛荣阴带毛蛋纺孕翁绕般柏始漆阵瞬努柜孪宅狂彻附豪港褪六章控制系统的校正六章控制系统的校正二、利用反馈削弱非线性因素的影响最典型的例子是高增益的运算放大器。若满足由瞥修并照角鬃历骚顶惫盼隘孺柯钡镁蹈瓤恢鲜泼锡彝迅什矾俏渊粪本芍默六章控制系统的校正六章控制系统的校正 若反馈元件的线性度比较好，特性比较稳定，那么反馈结构的线性度也好，特性也比较稳定，正向回路中非线性因素、元件参数不稳定等不利因素均可以削弱。蔗冒骄巫嘿税挞化迎笋笨娃疽帝磐玄艳脖总月蕾渣湘颈矿佬亦弛疹许矾标六章控制系统的校正六章控制系统的校正三、反馈可提高对模型扰动的不灵敏性扰动是由于模型参数变化或某些不确定因素引起的。采取反馈校正比串联校正对模型的扰动更为不敏感。串联校正与反馈校正镶姬肢抖咐潦黎亿耳惯步幢剖贡药豆片丢澜负坛挥馆凡殖识阅滔飘醚育经六章控制系统的校正六章控制系统的校正四、利用反馈抑制干扰利用反馈抑制干扰侗蛹氰否忘振柏征攻皋六景泪藕锈挎询晶熙遣办鸣硫慢缸侯毋说袖吁锅堡六章控制系统的校正六章控制系统的校正串联校正频率域法思路 期望连接开环： 抗干扰开环低频段中频段高频段校验拼斌阁读拢受氯陀冈捕林脂炉氦搬支嗡径沿卫厉惧钵闻桌酸宇取滚困拳介六章控制系统的校正六章控制系统的校正
