控制系统的校正

1、自动控制原理刘佩阳清华大学出版社、北京大学出版社7.1.1时域分析法校正思想要求系统稳定，则闭环极点必须全部分布在虚轴之间必须保持一定距离。要求相应调整时间短，则主导极点与虚轴之间必须保持一定距离。要求超调量小于某值，则从坐标原点引向主导极点的向量与负实轴的夹角余弦值不能大于相应数值。要求系统上升时间短，则从坐标原点引向主导极点的向量的模不能太小。7.1.2频域分析法校正思想（1）在精度方面，为了使系统具有较好的稳定性，开环对数幅频特性应以斜率穿越零分贝线你通常不应更陡峭。（2）在动态指标方面，为了不使系统的超调量太大，系统应具有一定的稳定裕度。一般来说，开环对数频率特性的低频段能够反映出系统

2、稳态误差大小；中频段基本反映了系统的动态性能和抗干扰性；高in段对系统影响较小，反映系统的复杂性和滤波性能。串联校正，就是在系统的前向通路中串入有源或无源校正装置或网络，来改善系统的性能。一般来说，串联校正比较简单，也易于对信号进行各种必要形式的变换。特别是在直流控制系统中，由于传递直流电压信号，适用于采用串联校正，如图，G0（s）为锁校正系统的传递函数，Gd（s）为串联校正装置或网络传递函数。7.2.1超前网络常被用来改善系统的稳定性和动态特性。由于引入误差信号的微分项，就意味着与先将误差信号的相位超前一定角度来抵消后级元件产生的迟后，因而使系统的稳定性和动态性能都得到改善。从系统的传递特性

3、上看，引入微分项可以改变系统闭环传递函数的零、极点分布情况。串联校正网络的传递函数：Gd(s)=K1(1+K2s),串联校正网络相当于比例环节与一阶微分环节的并联，故称为比例微分调节器（PD调节器）实际系统中常用近似PD调节器无远超前网络，其传递函数为： 其中 ，无源超前网络的幅相特性表达式为：最大超前相位出现的频率：最大超前角：Kd一般取1/51/207.2.2迟后网络 迟后网络常被用来减小系统稳态误差。由于引入误差信号的积分项，就意味把误差累积，将使得执行元件上的控制信号随时间增大而增大，从而使系统的误差减小直到误差趋近于0为止。该方法相当于在系统的开环传递函数中增加一个位于原点的极点，从

4、而提高系统的误差阶数使得系统稳定性改善。串联校正网络的传递函数为 ，串联校正网络相当于比例环节与积分环节的并联，因此称为比例积分校正（PI校正）。无源迟后网络的传递函数 ，=(R1+R2)/R1, =R1C1。7.2.2迟后网络有源迟后网络传递函数7.2.3复合网络PID校正比例积分微分校正传递函数有源网络传递函数：7.2.3复合网络无缘复合网络校正传递函数：其中在实际控制系统中，反馈校正装置是广泛采用的校正方式之一。反馈校正是通过在系统的某一部分引入反馈装置或网络，来改善系统的性能，故又称为部分反馈校正。反馈校正系统如图：控制系统中采用反馈放大器做为前级元件，这种将元件输出的全部或部分直接反馈到元件输入端的方法称为硬反馈。但是，在系统中构成反馈校正时广泛采用软反馈，即反馈矫正信号不是直接与于系统的信号相综合，而是将输出信号经过僵硬网络的加工而得到。在位置控制系统中，输入信号的一次导数是输出轴的转速，二次导数是输出轴的角加速度，则相应的反馈分别称为速度反馈和加速度反馈。工程中最广泛的是速度反馈校正，在速度反馈系统中，通常用转速计（或测速发电机）作为校正元件。