自动控制原理自动控制系统的校正

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1、6.1控制系统校正的基本概念6.2控制系统的基本控制规律6.3超前校正装置及其参数的确定6.4滞后校正装置及其参数的确定6.5滞后-超前校正装置及其参数的确定6.6反馈校正装置及其参数的确定第六章　自动控制系统的校正7/17/2021前面介绍了分析控制系统的三种基本方法：时域分析法、根轨迹法和频域分析法。利用这些方法能够在系统结构和参数已经确定的情况下，计算或估算系统的性能指标：稳态性能指标和暂态性能指标。这类问题是系统的分析问题。系统分析：已知结构、参数→数学模型→动、静态性能分析→性能指标与参数的关系概述7/17/2021控制系统的校正：但在实际中

2、常常提出相反的要求，系统的基本组成部分（被控对象、测量元件、功率放大元件、执行元件等），按照反馈控制原理可联成基本控制系统。但往往难以满足性能要求，需要在系统原有结构上加入新的附加环节，作为同时改善系统稳态性能和动态性能的手段。就是在被控对象已知，预先给定性能指标的前提下，要求设计者选择控制器的结构和参数，使控制器和被控对象组成一个性能满足指标要求的系统。这也就是本章要解决的一个重要问题。7/17/2021举一个例子说明校正的作用。上一章的例５-７：系统的开环传递函数为首先分析一下，未校正系统的性能稳态误差：有一个积分环节，是I型系统．开环增益　　　　

3、，稳态速度误差系数而7/17/2021387/17/2021性能指标是用于衡量系统具体性能（平稳性、快速性、准确性）的参数，主要分为稳态性能指标与动态性能指标两大类。系统的稳态性能与开环系统的型别v与开环传递系数K有关，常用静态误差系数衡量，误差系数越大（等效于K越大），稳态误差ess就越小。6.1控制系统校正的基本概念6.1.1控制系统的性能指标1、稳态性能指标7/17/20212、动态性能指标1）时域指标：最大超调量Mp（反映平稳性）、调节时间ts（反映快速性）。2）频域指标：（1）开环频域指标：稳定性指标：相位裕量、幅值裕量GM、中频段宽度；快

4、速性指标：幅值穿越频率c。（2）闭环频域指标：Mr、ωr、ωb3）复域指标：常用闭环系统的主导极点所允许的最小阻尼比ζ（反映平稳性）与最小无阻尼自然振荡频率n（反映快速性）衡量。7/17/2021校正分析方法:时域法、根轨迹法、频域法（也称频率法）。校正的实质:可以认为是在系统中引入新的环节，改变系统的传递函数（时域法），改变系统的零极点分布（根轨迹法），改变系统的开环波德图形状（频域法），使系统具有满意的性能指标。6.1.2校正的一般概念与基本方法一、校正的一般概念7/17/2021二、校正的基本方式校正装置和未校正系统的前向通道的环节相串联，这

5、种方式叫做串联校正。优点：结构较简单，通常将串联校正装置安置在前向通道信号功率较小的部位，放大环节之前，以降低成本和功耗。缺点：串联校正的主要问题是对参数变化的敏感性较强。1.串联校正校正装置Gc(s)控制器被控对象Go(s)C(s)R(s)-7/17/2021超前校正(或微分校正)，改善动态性能滞后校正（积分校正），改善稳态性能滞后-超前校正（积分-微分校正），改善动态与稳态性能。在串联校正中，根据校正装置对系统开环频率特性相位的影响，可分为超前校正、滞后校正和滞后—超前校正。7/17/2021校正装置和前向通道的部分环节按反馈方式连接构成局部反馈回

6、路，这种方式叫并联校正，也称反馈校正。位置：反馈校正的信号是从高功率点传向低功率点，一般不需附加放大器。实质：局部反馈，改善系统性能，抑制系统参数的波动，减低非线性因素对系统性能的影响。G1(s)G2(s)Gc(s)H(s)R(s)C(s)2.并联校正（反馈校正）7/17/20213.串联反馈校正校正装置Gc1(s)控制器被控对象Go(s)C(s)R(s)-校正装置Gc2(s)--是前两种校正方式的组合，兼有这两种校正方式的优点。7/17/2021前馈校正的信号取自闭环外的系统输入信号，由输入直接去校正系统，是一种开环补偿的方式，分为按给定量顺馈补偿与

7、按扰动量前馈补偿两种方法。(a)(b)G1(s)G2(s)Gbc(s)+R(s)C(s)G1(s)G2(s)Gn(s)++R(s)C(s)N(s)4.复合校正7/17/2021按给定量顺馈补偿主要用于随动系统，使系统完全无误差地跟踪输入信号；按扰动量前馈用于消除干扰对稳态性能的影响，几乎可抑制所有可测量的扰动。复合校正适用于既要求稳态误差小，同时又要求暂态响应平稳快速的系统中7/17/20216.1.3控制系统的校正方法控制系统的校正实质上就是根据系统性能指标的要求和系统的原有部分，求出校正装置的结构及其参数，目前对输出反馈系统来说有两种校正方法：分析

8、法和希望特性法。7/17/2021①分析法：基本思想：针对系统的性能指标要求和系统的原有部分开