自动控制理论第二十二讲

第六章线性系统的校正第一节线性系统校正的概念第二节线性系统基本控制规律第三节常用校正装置及特点第四节校正装置设计的方法和依据第五节串联校正的设计第六节反馈校正的设计第七节反馈和前馈复合控制第八节MATLAB在线性系统校正中的应用2学时2学时2学时2学时（8学时）第一节线性系统校正的概念控制系统不可变部分执行机构功率放大器检测装置可变部分校正装置使系统满足给定的性能(设计系统)一、控制系统的组成

根据被控对象及其控制系统要求，选择适当的控制规律并设计出能使控制系统满足给定性能指标要求的控制器。校正(补偿)：通过改变系统结构，或在系统中增加附加装置或元件对已有的系统（固有部分）进行再设计使之满足性能要求。控制系统的设计本质上是寻找合适的校正装置(校正装置)二、控制系统的设计任务三、控制系统的性能指标稳态精度稳态误差ess过渡过程响应特性时域：上升时间tr、超调量Mp、调节时间ts频域：谐振峰值Mr、增益交界频率ωc、谐振频率ωr、带宽ωb相对稳定性 增益裕量Kg、相位裕量(c)扰动的抑制 带宽ωb四、校正方式串联校正并联校正（反馈校正）复合校正校正方式选择需要考虑的因素

系统的结构特点；可供选择的元件；信号的性质；经济条件；技术方便程度；其它性能要求（抗干扰性、环境适应性等）；串联校正的特点设计较简单，容易对信号进行各种必要的变换，但需注意负载效应的影响。反馈校正的特点可消除系统原有部分参数对系统性能的影响，元件数也往往较少。同时采用串、并联校正

性能指标要求较高的系统。第二节线性系统基本控制规律PID(ProportionalIntegralDerivative)控制：对偏差信号e(t)进行比例、积分和微分运算变换后形成的一种控制规律。比例控制（P）Proportional微分控制（D）积分控制（I）IntegralDerivative线性系统基本控制规律

P、PI、PD或PID控制

适用于数学模型已知及大多数数学模型难以确定的控制系统或过程。

PID控制参数整定方便，结构灵活一、比例控制（P）比例控制器实质是一种增益可调的放大器对系统性能的影响正好相反。Kp>1开环增益加大，稳态误差减小；幅值穿越频率增大，过渡过程时间缩短；系统稳定程度变差。原系统稳定裕量充分大时才采用比例控制。Kp<1微分湿控制敢具有们预测守特性系。Kd就是版微分喂控制热作用海超前粘于比犯例控炒制作忽用效半果的马时间浪间隔就。二、宣比例驱微分雀（PD蛇）控制转折谋频率1=Kp/Kd相位抚裕量嘉增加时，稳寻定性提活高；c增大杀，快租速性皮提高Kp飘＝1时，勉系统患的稳态性总能没会有变成化。高频阵段增而益上筐升，坑降低垄了系间统抗头干扰炊的能圾力；微分创控制杂仅仅需在系峡统的衡瞬态赠过程讲中起蛋作用志，一而般不坝单独尸使用另。PD控制拆通过买引入感微分交作用元改善挺了系槽统的惑动态哲性能三、滩比例删积分秆（PI朵）控制调节Ti影响停积分屿控制郑作用弄；调节Kp既影究响控杯制作兵用的救比例麻部分访，又兔影响豆积分艺部分诞。由于端存在翼积分亡控制策，PI控制疯器具庆有记走忆功暂能。转折姐频率1=1/Ti一个拐积分罗环节捞提高拘系统扛型次系统贱的稳伙态精勿度一个纺开环丹零点江弥补扇积分疼环节篇对系辅统稳报定性挠的不乞利影累响Kp董＝1系统铃型次仪提高，计稳态雅性能改秘善。相位生裕量威略减梢有减月少，什其转方折频站率应岂该尽耳可能备离系胀统剪跪切频城率远差些淹度蚕变差勾。Kp池<劳1系统滩型次般提高装，稳态垂性能款改善材；系统涉从不钢稳定愉变为稳踩定；c减小场，快坑速性变差滋。通过品引入限积分扮控制嫌作用工以改度善系姻统的口稳态嗽性能喉。通过阴比例喘控制楼作用剪来调析节积膏分作兄用所黑导致述相角杠滞后采对系逢统的护稳定冤性所扎带来丈的不轨利影祝响。由于模，导另致引阁入PI控制身器后疗，系串统的惊相位征滞后菊增加场，因翠此，扎若要水通过PI控制推器改蚕善系咳统的碎稳定平性，捉必须萄有Kp<戒1，以降叹低系君统的暴幅值岂穿越抛频率阻。四、PI予D控制增加凳了一个洗零极抢点提臭高稳喊态精屑度，增加插了两西个负纪实部掩零点欲提高尖动态内性能Kp鸣＝1在低贫频段，PI槐D控制近器通茫过积雅分控本制作谢用,改善横了系糟统的脂稳态珍性能