第六章 系统的综合与校正

1、1.1.系统的性能指标系统的性能指标(1) 时域性能指标 5101500.20.40.60.811.21.41.6Mptrtpts(2)频域性能指标 (3)综合性能指标（误差准则）0)(BAbrM)(bA)0(AmaxA3.3.系统校正的分类系统校正的分类 根据系统所采用的校正环节及其在系统中的位置，可分类如下：串联校正并联校正2.2.校正的概念校正的概念在系统中增加新的环节，以改善系统的性能。)()(1)()(00sHsGsGsGB校正前：校正后：)()()(1)()()(00sHsGsGsGsGsGccB)(sXi)(sXo )(sGc)(0sG)(sH +校正环节校正环节1212RRR校

2、正装置系数 具有相位超前特性(即相频特性0)的校正装置叫超前校正装置，又称为“微分校正装置”。R2R1C1i2i21ii R(s)C(s)相位超前网络11)()()(TSTSsRsCsCc传递函数CRRRRT2121时间常数11sinm最大超前相角对数频率特性Tm1最大超前角频率mmsin1sin1校正装置系数) 15 . 0()()(ssKsGsGK例例 已知 指标为单位速度输入时稳态误差ess=0.05；相位裕度 50o；幅值裕度20lgKg10dB。设计相位超前校正网络11)(aTsTsasGc(1)由稳态误差求开环增益K sse=ss=K1，K=sse1=05. 01=20/秒 (2)

3、绘制待校系统的Bode图，求待校系统的相位裕量)5 . 01 (20)(jjjG5 . 0-90)()(1otgjG 系统的Bode图如图，系统稳定，幅值裕量为，幅值交界频率 =6.3rad/s，(计算值6.17 rad/s)，相位裕度=20o, (计算值18o)。 c24. 0sin1sin138sinsinmmmdBTjTjT2 . 61lg20111)/(1(3)应当增加的最大相位超前角m m=(50-18)+5=38 (4)确定超前校正装置系数(5)确定补偿幅值及m 、c A() dB 40 - 20 -40 -2020mC= =96.2dB-202201C=6.3-40-90-18

4、09020 20lg38mo20o58o0oooosraddBjmccc/92 . 6)5 . 01 (20lg2006. 023. 01TTTcddmc(6)求Td(8)校正装置的传递函数106. 0123. 024. 011)(ssaTsTsasGc(9)校正后系统的开环传递函数相位超前校正相位超前校正的特点：的特点：增大相位裕度，提高了系统的相对稳定性。加大带宽，加快了系统的响应速度。 增益和型次未改变，故稳态精度变化不大。 ) 106. 0)(15 . 0() 123. 0(20) 15 . 0(4 .83106. 0123. 024. 0)()()(sssssssssGsGsGck(

5、7)原系统开环增益调整为4 .8320K+-Xi( ) sXo( ) ss01s0601.)5 . 0(120ss23(10)校正后系统的结构方框图 具有迟后相位特性(即相频特性()小于零)的校正装置叫滞后校正装置，又称之为积分校正装置。( )R s( )C s1R2RC相位滞后网络11)R()()(TsTsssCsGc传递函数CRT2时间常数1221RRR校正装置系数()L1T() mm901T20lg0020对数频率特性mmsin1sin1校正装置系数最大超前相角11arcsinm最大超前角频率)/(1Tm相位滞后校正相位滞后校正的特点的特点：对低频段信号具有较高的放大能力，降低了系统的稳

6、态误差。 系统带宽变窄，降低了系统响应的快速性。C1R2R1ix t( )ot( )xC2) 1)(11() 1)(1()(2121sTsTsTsTsGc)(1(1)(1(1)(2121TjTjjTjTjGc0dB090-901T21T21T1T120lg转折频率顺次为1122111TTTT4.4.比例、积分、微分比例、积分、微分(PID)(PID)调节器调节器 PID调节器在工业控制中得到广泛地应用。它有如下特点： (1)对系统的模型要求低 实际系统要建立精确的模型往往很困难。而PID调节器对模型要求不高，甚至在模型未知的情况下，也能进行调节。 (2)调节方便 调节作用相互独立，最后以求和的

7、形式出现的，人们可改变其中的某一种调节规律，大大地增加了使用的灵活性。 (3)适应范围较广 一般校正装置，系统参数改变，调节效果差，而PID调节器的适应范围广，在一定的变化区间中，仍有很好的调节效果。 改变反馈所包围环节的动态结构和参数，消除所包围环节的参数波动对系统性能的影响。（1）包围积分环节 +Xi( ) sXo( ) sK1Ks原来的积分环节变成了惯性环节 111)()()(11111oKKsKKKsKKsKsKsXsXsGiB（2）包围惯性环节 +Xi( ) sXo( ) sKTsK1+11111111)(*skkTkkkkkTskkTskTsksGffff仍为惯性环节，增益下降由K1降为 ，时间常数下降由T降为 111KKK11KKT+Xi( ) sXo( ) ssK+1sT2 2+2Ts（3）包围振荡环节 1)(212112)()(222222osKTsTKsTssTKTssTKsXsXi系统阻尼比增大，能有效地减弱小阻尼