第六章系统综合与校正

第六章系统的校正与综合基本知识点一、校正的基本概念1.校正的方式（1）串联校正（2）反馈校正（3）复合校正2.串联校正常用的校正装置（1）PID校正装置（2）超前校正装置（3）滞后校正装置（4）超前滞后校正装置3.常用的性能指标（1）稳态性能指标：或（2）动态性能指标时域指标：复域指标：闭环主导极点的位置频域指标开环频率指标：闭环频率指标：各性能指标之间的转换关系二阶系统：主导极点高阶系统：4.校正装置的设计方法时域法，根轨迹法，频域法二、时域法校正例：系统结构如图所示：若要求由则例：系统的结构如图所示：要求：设计串联校正装置。解：1.计算原系统的性能指标2.设计校正装置由解得设校正以后系统的为满足取校正以后的取所以校正以后串联校正PID校正装置的设计三、根轨迹法校正1.常用校正装置的特性及功能（1）超前校正超前角可以使原系统根轨迹左移至希望的极点位置。超前校正用于动态校正。（2）滞后校正若使与成为一对偶极子，且远离主导极点，则它对主导极点的影响不大，但可提供的放大倍数，从而在不影响动态性能的情况下改善稳态性能。（3）超前滞后2.校正装置的设计（1）超前校正装置的设计步骤：a.根据的要求确定K；b.作出原系统的根轨迹；c.根据的要求确定希望主导极点的位置；d.分析原系统的根轨迹，若希望主导极点不在原根轨迹上，在必须引入超前校正。计算需由超前校正装置引入的超前角；e.由通过做作图法确定超前校正装置的参数。（2）滞后校正装置的设计步骤：a.绘制原系统的根轨迹，根据动态性能指标的要求确定闭环主导极点的位置；b.用幅值条件计算主导极点处的值及K值；c.根据稳态指标的要求确定需要增大的放大倍数d.选择，使相对于主导极点为偶极子，一般取且靠近原点。例：要求：试用根轨迹法设计串联校正装置。解：1.绘制原系统的根轨迹2.由要求的性能指标确定主导极点的位置取显然，要求的主导极点不在原根轨迹上，需要加入超前校正装置使根轨迹左移至主导极点处。3.设计算参数由通过前面介绍的作图方法确定处的值：四、频域校正法1.常用校正装置的功能及特性（1）超前校正装置或对数频率特性图为：若则功能：通过相角超前特性提高系统的，从而减小了，提高了系统的快速性与平稳性。但系统抗高频干扰的能力下降。（2）滞后校正装置或功能：滞后环节的低频特性衰减特性，可以提高系统的稳态性能；滞后环节的高频特性为，则可以通过减小被校正系统的，从而使增加减小系统的，但不利于系统的快速性。特别注意：利用滞后环节校正时，由于其相角滞后，校正时应使远离，一般情况下：选（3）超前滞后校正装置功能：利用超前滞后校正，可以获得良好的动态与稳态性能，但设计起来比较复杂。2.利用超前校正装置进行校正校正设计分如下几种情况：（1）如果同时对提出校正要求设计步骤：a.根据的要求确定开环增益K；b.绘制原系统的对数幅频，相频曲线，计算；c.根据的要求计算校正装置的参数；选d.验算（2）只对提出校正要求设计步骤a.计算需由超前校正装置提供的最大超前角；考虑引入超前校正后使而导致b.计算校正装置的参数；选c.验算（3）只对提出校正要求设计步骤a.计算校正装置的参数选b.计算校正以后的例1：系统的结构如图所示要求：1.2.用频域法设计串联校正装置。解：1.由的要求确定开环增益K取2.计算原系统的3.根据设计超前校正装置作图计算由图知选4.验算3.利用滞后校正装置进行校正（1）利用滞后校正装置提高系统的设计步骤a.根据的要求确定开环增益K；b.绘制原系统的对数频率特性曲线，计算；c.根据的要求，并考虑滞后校正在校正以后系统的处将产生之间的相角滞后，选c.在原系统的曲线上找到满足的点；d.计算；选e.验算。例2：单位负反馈系统的开环传递函数为：要求：设计串联校正装置。解：1.由取

2.计算原系统的令由计算可知，且因此可选用滞后校正装置减小从而使增加。原系统的对数幅频特性曲线为：3.根据的要求取则由此计算可以在之间取值，取4.计算滞后校正装置的参数取5.验算：只需计算（2）利用滞后校正装置提高系统的稳态性能例3：某单位负反馈系统的开环传递函数当调整时，系统正好满足动态指标的要求，但在时，稳态误差过大，为满足稳态要求，应为

,试问有什么办法可以解决此矛盾？分析：为了在不影响动态性能的情况下提高系统的稳态性能，不能增加K，而应采用滞后校正装置，可以用根轨迹法，也可以用频域法设计滞后校正装置。用频域法设计滞后校正装置1.设，计算原系统的动态性能指标2.为了使动态特性基本不变，而使K增大10倍取3.若按不变，适当变化设计取验算：4.若按不变，可适当减小设计选则验算例4：某单位负反馈系统的开环传递函数为：1.K=30，计算系统的；2.若要求，判断采用何种串联校正方式（超前，滞后，超前滞后）能达到要求，并说明理由；3.若采用超前滞后校正，校正装置求校正以后系统的，检验能否满足要求。解：1.K=30，由于纯滞后环节不影响系统的幅频特性，只影响系统的相频特性，因此可以用近似方法计算2.由计算可知，