控制系统的校正方法

1、第第五五章章 控制系统控制系统的校正方法的校正方法第第五五章章 控制系统控制系统的校正方法的校正方法第第五五章章 控制系统控制系统的校正方法的校正方法第第五五章章 控制系统控制系统的校正方法的校正方法第第五五章章 控制系统控制系统的校正方法的校正方法第第五五章章 控制系统控制系统的校正方法的校正方法第第五五章章 控制系统控制系统的校正方法的校正方法我们已经系统地介绍了控制系统分析的方法。即时域分析法和频率特性法。介绍了控制系统性能指标的估算方法，影响性能指标的因素，以及改善系统性能指标的可行途径，并揭示了控制系统性能指标的矛盾性，从而为控制系统的设计奠定了基础。一个实际系统不但要求绝对稳定，而

2、且要求具有一定的稳定裕量，即相对稳定性，以保证系统具有满意的性能指标。5.1 校正的基本概念校正的基本概念5.1.1控制系统的校正及其思路控制系统的校正及其思路在控制工程中，为了满足特定任务的要求，总是预先给出控制系统的性能指标，要求设计出一个有良好性能的控制系统。控制系统的性能指标，主要反映了对控制系统的稳定性，控制过程的快速性、超调量和控制精度方面的要求。第第五五章章 控制系统控制系统的校正方法的校正方法5.1.2 设计指标设计指标 稳定性 静态指标：稳态误差ess 或位置误差系数Kp 、速度误差系数 Kv和加速度误差系数K 。 动态指标时域：调节时间 ts、超调量 %和峰值时间tp ；或

3、确定系统主导极点位置。频域：穿越频率c 和相位裕量 。5.1.3控制系统设计的结构及特点控制系统设计的结构及特点 串联校正第第五五章章 控制系统控制系统的校正方法的校正方法 串联加局部反馈校正 当串联校正不能完全满足动态性能的设计指标要求时，选择加局部反馈校正，通过改变被控对象的结构提高系统的性能指标。 串联反馈加前馈校正 对给定值的前馈校正系统设计结构如下图所示第第五五章章 控制系统控制系统的校正方法的校正方法 对扰动值的前馈校正系统设计结构如图所示。当设计的串联反馈控制系统已经基本满足系统稳定性设计要求时，加入对扰动信号的前馈校正可以提高系统抗拒干扰的能力，且包括静态和动态。第第五五章章

4、控制系统控制系统的校正方法的校正方法5.1.4 系统校正的方法系统校正的方法系统校正的方法可以采用时域法、根轨迹法和频域法。当所设计的控制系统的性能指标是以频域指标形式给出时，一般采用频率法校正。本章只讨论频率法校正问题。读者若想了解更多的校正方法，请参阅其它书籍。第第五五章章 控制系统控制系统的校正方法的校正方法5.2 串联校正典型环节特性串联校正典型环节特性在控制工程中，串联校正应用比较广泛。串联校正环节的特性按照其频率特性上相位超前或滞后的性质可分为三类：超前校正、滞后校正和滞后超前校正。以下分别介绍典型的超前、滞后和滞后超前校正环节的特性。5.2.1 超前校正环节特性超前校正环节特性

5、超前校正装置的传递函数为：超前校正装置最大的超前相角为：产生超前相角最大值的频率为：1( )11cTsG sTsmax1arctan1 1mT10lgmL 第第五五章章 控制系统控制系统的校正方法的校正方法若控制系统不可变部分的频率特性在截止频率附近有相角滞后，利用校正装置产生的超前角，可以补偿相角滞后，用来提高系统的相位稳定裕量，改善系统的动态特性。5.2.2.滞后校正环节特性滞后校正环节特性 滞后校正装置的传递函数为：如果把滞后校正装置配置在低频段，系统的相频特性变化很小，即系统的动态特性变化不大，但开环增益却因此可以提高，使稳态性能得到改善。在控制系统动态特性较好，需要改变其稳态性能时，

6、采用滞后校正，可以提高稳态精度，而对动态特性不产生大的影响。这是滞后校正装置的主要用途之一。1( )11cTsG sTs第第五五章章 控制系统控制系统的校正方法的校正方法5.2.3 滞后滞后超前校正环节特性超前校正环节特性滞后校正主要用来改善系统的稳态性能，超前校正主要用来提高系统的稳定裕量，改善动态性能。如果把二者结合起来，就能同时改善系统的稳态性能和动态性能，。这种校正方式称为滞后-超前校正。5.3 用频率特性法设计串联校正环节用频率特性法设计串联校正环节若系统的性能指标以稳态误差、相位裕量和增益裕量等频域指标表示，那么用频率特性法设计串联校正环节是很方便的。在Bode图上把校正环节的幅频和相频曲线分别加在原系统的幅频和相频曲线上就能清楚地显示校正环节的作用，同时也能方便地根据性能指标确定所需要的校正环节。5.3.1 希望的开环频率特性希望的开环频率特性低频段增益应足够大，以保证稳态精度的要求；中频段一般以 的斜率穿越零分贝线，并维持一定的宽度，以保证合适的相位裕量和增益裕量，从而使系统具有良好的动态性能；高频段的增益要尽可能小，以便使系统噪声影