自动控制原理6线性系统的校正方法课件

第六章线性系统的校正方法第六章线性系统的校正方法6-1系统的设计与校正问题6-1系统的设计与校正问题二阶系统性能指标

带宽频率截止频率相角裕度超调量

调节时间谐振频率谐振峰值

二阶系统性能指标带宽频率截止频率相角裕度超调量调节时间谐振高阶系统性能指标

谐振峰值超调量调节时间高阶系统性能指标校正方式三种方式：串联校正，反馈校正，复合校正校正方式三种方式：串联校正，反馈校正，复合校正基本控制规律（1）比例控制P优：提高精度缺：降低稳定性总：很少单独使用（2）比例-微分控制PD优：改善动态（3）积分控制I优：改善稳态缺：降低稳定性总：不宜单独使用（4）比例-积分控制PI

优：改善稳态（5）比例-积分-微分控制PID基本控制规律（1）比例控制P优：提高精度（2）比例-微分控制6-2常用校正装置及其特性6-3串联校正1.超前校正2.滞后校正3.滞后－超前校正4.综合校正6-2常用校正装置及其特性1.超前校正(1)无源超前网络1.超前校正(1)(1)无源超前网络1.超前校正(1)可解出1.超前校正(2)可解出1.超前校正(2)●超前网络特点：相角超前，幅值增加●一级超前网络最大超前角为60º●最有效的1.超前校正(3)●超前网络特点：相角超前，幅值增加1.超前校正(3)（２）超前校正

实质

—

利用超前网络相角超前特性提高系统的相角裕度超前校正步骤(设给定指标)①由②由③确定④作图设计⑤是否满足要求验算1.超前校正(4)（２）超前校正超前校正步骤(设给定指标自动控制原理6线性系统的校正方法课件自动控制原理6线性系统的校正方法课件6-2串联校正本节内容：1.超前校正2.滞后校正3.滞后－超前校正4.综合校正6-2串联校正本节内容：（1）无源滞后网络2.滞后校正(1)（1）无源滞后网络2.滞后校正(1)（２）迟后校正

实质

—

利用迟后网络幅值衰减特性挖掘系统自身的相角储备迟后校正步骤(设给定指标)①由②由④作图设计⑤是否满足要求验算③绘制曲线2.滞后校正(2)（２）迟后校正迟后校正步骤(设给定指标自动控制原理6线性系统的校正方法课件自动控制原理6线性系统的校正方法课件6-2串联校正本节内容：1.超前校正2.滞后校正3.滞后－超前校正4.综合校正6-2串联校正本节内容：（1）无源滞后-超前校正网络3.滞后-超前校正(1)（1）无源滞后-超前校正网络3.滞后-超前校正(1)超前部分迟后部分迟后-超前网络特点：幅值衰减，相角超前3.滞后-超前校正(2)超前部分迟后部分迟后-超前网络特点：幅值衰减，相角超前3.（２）滞后-超前校正

实质

—

综合利用迟后网络幅值衰减、超前网络相角超前的特性，改造开环频率特性，提高系统性能迟后-超前校正步骤(设给定标)①由③确定④作图设计⑤是否满足要求验算②由均无效时用超前校正迟后校正3.滞后-超前校正(3)（２）滞后-超前校正迟后-超前校正步骤(设给定标自动控制原理6线性系统的校正方法课件①超前校正校正网络特点②滞后校正③滞后超前校正方法应用场合效果幅值增加相角超前幅值衰减相角迟后幅值衰减相角超前迟后超前均不奏效串联校正方法的比较①超前校正校正网络特点②滞后校正③滞后超前校正方法应用6-2串联校正本节内容：1.超前校正2.滞后校正3.滞后－超前校正4.综合校正

6-2串联校正本节内容：4.综合校正(1)

综合校正方法将性能指标要求转化为期望开环对数幅频特性，再与待校正系统的开环对数幅频特性比较，从而确定校正装置的形式和参数。该方法适用于最小相位系统。4.综合校正(1)综合校正方法将性能指标要求转化为期望4.综合校正(2)4.综合校正(2)4.综合校正(3)4.综合校正(3)4.综合校正(4)由于，故有或上面两式表明，中频区宽度H与谐振峰值一样，均是描述系统阻尼程度的频域指标。

4.综合校正(4)由于，故有4.综合校正(5)典型形式的期望对数幅频特性的求法如下：

1)根据对系统型别及稳态误差要求，通过性能指标中ν及开环增益K，绘制期望特性的低频段。

2)根据对系统响应速度及阻尼程度要求，通过截止频率、相角裕度、中频区宽度H、中频区特性上下限交接频率与绘制期望特性的中频段，并取中频区特性的斜率为-20dB/dec，以确保系统具有足够的相角裕度。

3)绘制期望特性低、中频段之间的衔接频段，其斜率一般与前、后频段相差-20dB/dec，否则对期望特性的性能有较大影响。

4）根据系统幅值裕度及抑制高频噪声的要求，绘制期望特性的高频段，通常，为使校正装置比较简单，便于实现，一般使期望特性的高频段斜率与待校正系统的高频段斜率一致，或完全重合。5）绘制期望特性的中、高频段之间的衔接频段，其斜率一般取。4.综合校正(5)典型形式的期望对数幅频特性的求法如下：4）4.综合校正(6)利用期望特性方法进行串联综合法校正的设计步骤如下：1）根据性能指标中的稳态性能要求，绘制满足稳态性能的待校正系统的对数幅频特性。2）根据性能指标中稳态与动态性能指标，绘制对应的期望开环对数幅频特性，其低频段与低频段重合。3）由，得串联校正装置对数幅频特性。4）验证校正后的系统是否满足给定性能指标要求，并以期望特性的交接频率值作必要的调整。5）考虑串联校正装置的物理实现。

4.综合校正(6)利用期望特性方法进行串联综合法校正的设计步例设单位反馈系统开环传递函数为试用希望特性法设计串联校正装置，使系统满足，，。解

1)校正前，取，则

2）校正后例设单位反馈系统开环传递函数为2）校正后３）校正装置３）校正装置自动控制原理6线性系统的校正方法课件6-4反馈校正6-4反馈校正自动控制原理6线性系统的校正方法课件自动控制原理6线性系统的校正方法课件自动控制原理6线性系统的校正方法课件6-5复合校正1.按扰动补偿的复合校正

2.按输入补偿的复合校正6-5复合校正1.按扰动补偿的复合校正1.按扰动补偿的复合校正

1.按扰动补偿的复合校正自动控制原理6线性系统的校正方法课件2.按输入补偿的复合校正2.按输入补偿的复合校正第六章线性系统的校正方法第六章线性系统的校正方法6-1系统的设计与校正问题6-1系统的设计与校正问题二阶系统性能指标

带宽频率截止频率相角裕度超调量

调节时间谐振频率谐振峰值

二阶系统性能指标带宽频率截止频率相角裕度超调量调节时间谐振高阶系统性能指标

谐振峰值超调量调节时间高阶系统性能指标校正方式三种方式：串联校正，反馈校正，复合校正校正方式三种方式：串联校正，反馈校正，复合校正基本控制规律（1）比例控制P优：提高精度缺：降低稳定性总：很少单独使用（2）比例-微分控制PD优：改善动态（3）积分控制I优：改善稳态缺：降低稳定性总：不宜单独使用（4）比例-积分控制PI

优：改善稳态（5）比例-积分-微分控制PID基本控制规律（1）比例控制P优：提高精度（2）比例-微分控制6-2常用校正装置及其特性6-3串联校正1.超前校正2.滞后校正3.滞后－超前校正4.综合校正6-2常用校正装置及其特性1.超前校正(1)无源超前网络1.超前校正(1)(1)无源超前网络1.超前校正(1)可解出1.超前校正(2)可解出1.超前校正(2)●超前网络特点：相角超前，幅值增加●一级超前网络最大超前角为60º●最有效的1.超前校正(3)●超前网络特点：相角超前，幅值增加1.超前校正(3)（２）超前校正

实质

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利用超前网络相角超前特性提高系统的相角裕度超前校正步骤(设给定指标)①由②由③确定④作图设计⑤是否满足要求验算1.超前校正(4)（２）超前校正超前校正步骤(设给定指标自动控制原理6线性系统的校正方法课件自动控制原理6线性系统的校正方法课件6-2串联校正本节内容：1.超前校正2.滞后校正3.滞后－超前校正4.综合校正6-2串联校正本节内容：（1）无源滞后网络2.滞后校正(1)（1）无源滞后网络2.滞后校正(1)（２）迟后校正

实质

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利用迟后网络幅值衰减特性挖掘系统自身的相角储备迟后校正步骤(设给定指标)①由②由④作图设计⑤是否满足要求验算③绘制曲线2.滞后校正(2)（２）迟后校正迟后校正步骤(设给定指标自动控制原理6线性系统的校正方法课件自动控制原理6线性系统的校正方法课件6-2串联校正本节内容：1.超前校正2.滞后校正3.滞后－超前校正4.综合校正6-2串联校正本节内容：（1）无源滞后-超前校正网络3.滞后-超前校正(1)（1）无源滞后-超前校正网络3.滞后-超前校正(1)超前部分迟后部分迟后-超前网络特点：幅值衰减，相角超前3.滞后-超前校正(2)超前部分迟后部分迟后-超前网络特点：幅值衰减，相角超前3.（２）滞后-超前校正

实质

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综合利用迟后网络幅值衰减、超前网络相角超前的特性，改造开环频率特性，提高系统性能迟后-超前校正步骤(设给定标)①由③确定④作图设计⑤是否满足要求验算②由均无效时用超前校正迟后校正3.滞后-超前校正(3)（２）滞后-超前校正迟后-超前校正步骤(设给定标自动控制原理6线性系统的校正方法课件①超前校正校正网络特点②滞后校正③滞后超前校正方法应用场合效果幅值增加相角超前幅值衰减相角迟后幅值衰减相角超前迟后超前均不奏效串联校正方法的比较①超前校正校正网络特点②滞后校正③滞后超前校正方法应用6-2串联校正本节内容：1.超前校正2.滞后校正3.滞后－超前校正4.综合校正

6-2串联校正本节内容：4.综合校正(1)

综合校正方法将性能指标要求转化为期望开环对数幅频特性，再与待校正系统的开环对数幅频特性比较，从而确定校正装置的形式和参数。该方法适用于最小相位系统。4.综合校正(1)综合校正方法将性能指标要求转化为期望4.综合校正(2)4.综合校正(2)4.综合校正(3)4.综合校正(3)4.综合校正(4)由于，故有或上面两式表明，中频区宽度H与谐振峰值一样，均是描述系统阻尼程度的频域指标。

4.综合校正(4)由于，故有4.综合校正(5)典型形式的期望对数幅频特性的求法如下：

1)根据对系统型别及稳态误差要求，通过性能指标中ν及开环增益K，绘制期望特性的低频段。

2)根据对系统响应速度及阻尼程度要求，通过截止频率、相角裕度、中频区宽度H、中频区特性上下限交接频率与绘制期望特性的中频段，并取中频区特性的斜率为-20dB/dec，以确保系统具有足够的相角裕度。

3)绘制期望特性低、中频段之间的衔接频段，其斜率一般与前、后频段相差-20dB/dec，否则对期望特性的性能有较大影响。

4）根据系统幅值裕度及抑制高频噪声的要求，绘制期望特性的高频段，通常，为使校正装置比较简单，便于实现，一般使期望特性的高频段斜率与待校正系统的高频段斜率一致，或完全重合。5）绘制期望特性的中、高频段之间的衔接频段，其斜率一般取。4.综合校正(5)典型形式的期望对数幅频特性的求法如下：4）4.综合校正(6)利用期望特性方法进行串联综合法校正的设计步骤如下：1）根据性能指标中的稳态性能要求，绘制满足稳态性能的待校正系统的对数