自控整理第六章-控制系统的校正.pptVIP

第6章控制系统的校正;基本要求;正确理解反馈校正的特点和作用。能通过传递函数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。

正确理解对控制作用和对干扰作用的两种附加前置校正的特点、使用条件及其作用，会使用等效系统开环频率特性分析或闭环零、极点比较分析来说明前置校正的作用。

了解其它一些改善系统性能的手段与方法。;6－1系统校正设计基础;常用频域指标:;复数域指标是以系统的闭环极点在复平面

上的分布区域来定义的。;二、几种校正方式（1）;二、几种校正方式（2）;6-2-1基本控制规律

1比例控制规律

具有比例控制规律的控制器，称为P控制器，如图所示。

其中称为P控制器增益。

P控制器实质上是一个具有

可调增益的放大器。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，提高系统的控制精度，但会降

低系统的相对稳定性，甚至造成闭环系统不稳定。因此，

在系统校正设计中，很少单独使用比例控制规律。;2比例-微分控制规律

具有比例－微分控制规律的控制器，称为PD控制器，

其输出与输入的关系如下式

所示：

为比例系数；为微分

时间常数。PD控制器中的微分控制规律，能反应输入信号

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，因而有助

于系统动态性能的改善。;3积分（Ⅰ）控制规律

具有积分控制规律的控制器，称为Ⅰ控制器。Ⅰ控制器

的输出信号与其输入信号的积分成正比，即

其中为可调比例系数。

在串联校正时，采用Ⅰ控

制器可以提高系统的型别（无差度），有利于系统稳态性能

的提高，但积分控制使系统增加了一个位于原点的开环极点，使信号产生的相角滞后，对系统不利。因此，在控制系统的校正设计中，通常不宜采用单一的Ⅰ控制器。;4比例-积分控制规律

具有比例-积分控制规律的控制器，称PⅠ控制器。

式中，为可调比例系数；

为可调积分时间??数。

在串联校正时，PⅠ控制器相当于增加了一个位于原点的开环

极点，同时也增加了一个位于s左半平面的开环零点。位于原

点的极点可以提高系统的型别，以消除或减小系统的稳态误

差，改善系统的稳态性能；而增加的负实零点则用来减小系

统的阻尼程度，缓和PⅠ控制器极点对系统稳定性及记过程产

生的不得影响。;5比例-积分-微分（PID）控制规律

具有比例-积分-微分控制规律的控制器，称PID控制器。

传递函数为;6－2串联校正;一、相位超前校正;图6－7无源微分网络;通常式(6—1)的传递函数可以通过图6—7所示的无源网络来实现。利用复数阻抗的方法不难求出图6—7所示网络的传递函数为

;相位超前校正装置的传递函数;;例6－1;单位负反馈系统原来的开环渐近幅频特性曲线和相频特性曲线如图6－6所示，它可以看作是根据给定稳定精度的要求，而选取的放大系数K所绘制的。;二、滞后校正;可以通过图6－11所示的无源网络来实现;例6－2;图6－9例6－2对应的波特图;注意：;三、滞后－超前校正;（6－7）;图6—12所示的无源网络，它的传递函数为;式（6-10）中前一部分为相位超前校正，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。;注意：;6－3串联校正的理论设计方法;步骤;例6－4;解:;;;校正后开环传递函数为;图6－15

系统的串联超前校正;图6－16系统的串联滞后校正;二、串联校正的根轨迹方法（略）;例6－5;解：;校正后系统开环传递函数为;例6-6;解：;B点在复平面上的位置;确定滞后校正环节的参数b、T。

如图6-22所示，在E点右侧取一点作为滞后环节零点的位置。;校正环节的传递函数为;作出校正后的根轨迹图。;返回子目录;反馈校正的几种作用;一、利用反馈改变局部结构、参数;用速度反馈包围惯性、积分和放大环节。;用速度反馈包围一个小阻尼的二阶振荡环节和放大环节。;速度反馈信号再经过一个微分网络;二、利用反馈削弱非线性因素的影响;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。;三、反馈可提高对模型摄动的不灵敏性;四、利用反馈抑制干扰;6－5复合校正(略);一、对控制作用的附加前置校正;令;根据误差定义，可以求出误差传递函数;结论;例6－7;等效单位负反