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1、1,第6章 控制系统的校正,自动控制理论主要完成： （1）系统分析 系统分析是在建立数学模型的基础上分析控制系统的性能。 方法：时域法、根轨迹法、频率特性 （2）系统综合(经典控制理论称为“校正“) 是一种原理性的局部设计,即在系统的基本部分,通常是受控对象、执行机构和测量元件等主要部件已经确定的条件下，设计校正装置的传递函数和调整系统放大系数，使系统的动态性能指标满足一定的要求。,6.1 系统校正概述 在系统分析的基础上，引入某些参数可以根据需要而改变的辅助装置，来改善系统的性能，这里所用的辅助装置又叫校正装置。 系统校正：一般说来，原始系统除放大器增益可调外，其结构参数不能任意改变，有的地
2、方将这些部分称之为“不可变部分”。这样的系统常常不能满足要求。如为了改善系统的稳态性能可考虑提高增益，但系统的稳定性常常受到破坏，甚至有可能造成不稳定。为此，常常引入校正装置，改变系统结构，进一步提高系统的性能，使系统满足指标要求。,2,一、校正的基本方式有三种：（1）串联校正 （2）并联校正 （3）反馈校正,3,（1）串联校正,4,（2）并联校正,5,（3）反馈校正,6,(4)复合控制校正方式,7,二、控制系统的性能指标（校正依据） （1）稳态性能指标 稳态误差系数 。反映系统控制精度,（2）暂态性能指标 时域指标： 调整时间 最大超调量 频域指标：开环 闭环,8,开环频域指标： 截止频率（
3、幅值穿越频率） 相稳定裕度 模稳定裕度,9,闭环频域指标： 频带 谐振频率 谐振峰值,10,直接或间接反映了系统暂态响应的快慢。,直接或间接反映了系统暂态响应的振荡 剧烈程度,11,二阶系统指标互换： （1）时域指标 （2）开环频域指标 （3）闭环频域指标,12,13,原系统频率特性+校正装置频率特性=希望频率特性,串联校正包括：超前、滞后、滞后-超前三种形式。,6.2 串联校正,超前校正：,6.2.1 超前校正 1、超前网络,14,令,为研究方便,开环增益下降 倍，因此需提高增益加以补偿。,称为深度系数,称为衰减系数,15,的频率特性曲线,16,特点： （1）,幅度拉多高与a（倍频比）有关
4、（2）,17,18,特点：（1）相角超前，幅度增加 （2）一级超前网络最大超前角为60度 （3）较常采用5a10（20）,最有效 ,效率较高，当a20， 随a值增加变化较小，同时衰减严重。,19,2 串联超前校正 实质利用超前网络相角超前特性提高系统相角裕度,20,超前校正步骤：,21,若不满足要求，重新选择 （增加 ），重复以上步骤,22,设控制系统如图所示，若要求系统在单位斜坡输入信号作用时，位置输出稳态误差 ,开环系统截止频率 ，相角裕度 ，幅值裕度 ，试设计一个超前校正网络。,23,解：（1）,（2）,24,25,26,练习 为满足要求的稳态性能指标，一单位反馈伺服系统的开环传递函数为,试设计一个无源超前校正网络，使已校正系统的相角裕度不小于 ，截止频率不低于50rad/s。,27,答案：,