《自动控制原理》（第六版）课件：第6章 线性系统的校正方法1

1、自 动 控 制 原 理第六章 线性系统的校正方法3 校正：在系统中加入一些其参数可以根据需要而改变的机构或装置，使系统整个特性发生改变，从而满足给定的各项性能指标。 校正方法： 串联校正、反馈校正和复合校正。46-1 系统的设计与校正问题1、性能指标 进行控制系统的校正设计，除了应已知系统不可变部分的特性与参数外，还需要已知对系统提出的全部性能指标。 校正的设计方法一般依据性能指标的形式而定。如果性能指标以单位阶跃响应的峰值时间、调节时间、超调量、阻尼比、稳态误差等时域特征量给出时，一般采用根轨迹法校正；如果性能指标以系统的相角裕度、幅值裕度、谐振峰值、闭环带宽、静态误差系数等频域特征量给出时

2、，一般采用频率法校正。5波特图与性能指标的关系低频段：决定系统的稳态误差ess，在低频段可以求得系统的开环增益 K 。中频段：决定系统的暂态特性，可求得系统的相对稳态裕量：相角裕度 和幅值裕度 。高频段：决定系统的抗干扰能力，高频段斜率越小，系统的抗干扰能力起强。66-1 系统的设计与校正问题3、校正方式1）串联校正串联校正一般串接在系统的前向通道的误差点之后控制器之前。串联校正控制器被控对象R(s)C(s)E(s)_N(s)72）反馈校正 反馈校正接在主反馈回路中，起到局部反馈的作用。反馈校正控制器被控对象R(s)C(s)E(s)_N(s)83）前馈校正（顺馈校正） 按给定输入进行的前馈校正

3、： 按扰动输入进行的前馈校正：前馈校正控制器被控对象R(s)C(s)E(s)_N(s)前馈校正控制器被控对象R(s)C(s)N(s)94）复合校正 按给定输入进行的复合校正：前馈校正控制器被控对象R(s)C(s)E(s)_N(s) 按扰动输入进行的前馈校正：前馈校正控制器被控对象R(s)C(s)N(s)E(s)_106-1 系统的设计与校正问题4、基本控制规律 在确定校正装置的具体形式前，需先了解校正装置所需提供的控制规律，以便选择相应的元件。 常用的基本控制规律有：比例控制(P)、积分控制(I)、微分控制(D)，或者它们的组合：PD控制、PI控制、PID控制等。 P-Proportional

4、 , I - Integral , D- Derivative11(1) 比例(P)控制规律 具有比例控制规律的控制器称为P控制器。 其中Kp为控制器增益。实质上是一个比例环节，其Kp可调。通常由增益可调的放大器组成。 P控制器只影响信号的增益，而不影响信号的相位。在系统中如果增大Kp的值，可以减小系统的稳态误差，提高系统的响应速度，但会降低系统的相对稳定性，可能造成闭环系统的不稳定。因此在系统校正设计中，很少单独使用P。12（2）比例-微分 (PD) 控制规律 具有比例-微分控制规律的控制器称为PD控制器。其输入-输出关系为： 是比例系数， 是微分时间常数。 都是可调的参数。 PD控制器中的

5、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，增加系统的阻尼程度，改善系统的稳定性。单一的D控制器不能单独串接于系统中。13（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。其输入-输出关系为： 输出是输入的积分，当输入信号消失后，输出信号可能是一个不为零的常量。14 把 I 控制器应用于串联校正时，由于积分环节的存在，增加了系统的型别（无差性），有利于对输入信号的跟踪，即系统的稳态特性较好。 但同时，系统增加了一个在原点处的开环极点，使输出信号产生90o的相角滞后，对系统的相对稳定性不利。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，而采用PI控制器或PID控制器。15（4）比例-积分（PI）控制规律 具有比例积分控制规律的控制器称为PI控制器。其输入-输出关系为： 是可调比例系数； 是可调积分时间常数。16（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为PID控制器。输入-输出关系为：17 PID控制规律兼顾了P调节器、I调节器和D调节器三者共同的优点，利用P调节器提高系统的开环