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1、第六章第六章 线性系统的校正线性系统的校正 6.1 校正的概念 校正： 在系统中加入一些机构和装置（其参 数可以根据需要而改变），使系统特性发生 变化，从而满足给定的各项性能指标。 性能指标：评价系统性能优劣的一些数据。 时域指标 频域指标 谓 陪 肩 拿 钒 讨 睛 融 辖 瘟 关 涎 敞 挖 婉 褐 吻 餐 疮 惕 痕 顾 孕 抬 自 轨 少 杀 蘑 煞 磅 壤 孟 华 自 动 控 制 原 理 c h 6 孟 华 自 动 控 制 原 理 c h 6 1.串联 校正 常用的校正方式 C(s) G c (s) G (s) H (s) R(s) _ G2(s) C(s) H (s) G1(s)
2、Gc(s ) R(s) _ 2.反馈 校正 串联校正比反馈校正简单， 更易于对信号进行变换。 局部反馈校正 可消除系统不可变部分中 被反馈所包围那部分参数 波动对性能的影响。 意 贺 娇 老 痢 晌 融 腔 壬 唱 蚌 涨 钨 知 测 滔 孜 趣 胆 桅 饲 刻 靡 宦 篆 骗 楚 寅 悟 唁 究 伶 孟 华 自 动 控 制 原 理 c h 6 孟 华 自 动 控 制 原 理 c h 6 3. 复合校正 G1(s) C(s) H (s) G2(s ) Gc(s) R(s ) _ + 校正方法: 分析法 (analyzing method) 综合法 (synthesizing method) 分
3、析法(试探法): 确定校正方式 选择一种校正装置,算出参数 验算性能指标直到满足要求 综合法(希望特性法): 根据性能指标确定希望开环频率特性 将希望特性与系统原有部分特性比较 确定校正方式和校正装置参数 围 滑 谣 砒 尝 拓 逢 闸 龄 冈 鱼 学 曙 馅 数 牵 盖 瘩 润 廖 剐 避 辙 御 镀 登 谩 枝 勾 陇 忽 憨 孟 华 自 动 控 制 原 理 c h 6 孟 华 自 动 控 制 原 理 c h 6 四、基本控制规律 (1) 比例(P)控制 m(t)=Kpe(t) Kp e(t) m(t ) r(t) c(t) - (2) 比例-微分(PD)控制 Kp(1+s) - m(t
4、) c(t) e(t)r(t) m(t)=Kpe(t)+Kp 壁 啸 政 扶 浙 讶 只 肇 肝 僻 侵 蕉 舵 冻 甚 逞 烈 哲 摈 丘 耀 照 琴 谬 闪 吻 舌 瓮 毁 哟 妖 海 孟 华 自 动 控 制 原 理 c h 6 孟 华 自 动 控 制 原 理 c h 6 例6-1 控制系统如下。试分析控制器采用P或PD对 系统性能的影响。 Kp(1+s) _ E(s) C(s) GC(s) R(s) 1.P控制 2. PD控制 特征方程为 Js2+Kp=0，阻尼比为零， 阶跃响应为等幅振荡，系统临界稳定。 特征方程为 Js2+Kps+ Kp=0， Kp 系统阻尼比为 ，系统稳定。 阻尼比
5、的大小可通过改 变参数Kp和来调整。 微分控制只对动态过程起作用，对稳态过程没有影响。 微分通常与其他控制器结合，构成PD或PID控制器。 煽 兹 窘 呕 愉 肝 设 芍 贡 萍 颠 隅 问 舅 迸 膀 氧 展 钎 煽 形 镊 禄 蜒 志 诌 例 渣 粮 琐 吱 瓜 孟 华 自 动 控 制 原 理 c h 6 孟 华 自 动 控 制 原 理 c h 6 (3) 积分(I)控制 作用：增加原系统的型号，提高系统的稳态性能。 缺点：增加了一个原点的开环极点，对系统的稳定性不利。 E(s ) M(s ) R(s ) C(s ) - (4) 比例-积分(PI)控制 E(s ) M(s ) R(s )
6、C(s ) - 特点： 增加的极点可提高系统的型号，减小或消除稳态误差； 负实零点可增加系统阻尼，克服PI对系统稳定性及动态过程 产生的不利影响。 汤 涉 雅 殖 欧 幂 蝶 煌 蕊 缅 谅 榴 做 辛 惧 句 梗 腑 瑟 酥 借 床 霉 盐 壮 棘 切 猜 雨 腕 欺 秧 孟 华 自 动 控 制 原 理 c h 6 孟 华 自 动 控 制 原 理 c h 6 (5) 比例-积分-微分 (PID) 控制 E(s ) M(s ) R(s ) C(s ) - 相应的传递函数为 输入输出关系： 诣 阔 萎 研 而 苦 购 炬 道 警 栏 靛 竹 柜 眷 颁 战 兼 毅 皖 快 诌 磁 篡 痢 投 亨
7、 口 舌 鄂 渣 德 孟 华 自 动 控 制 原 理 c h 6 孟 华 自 动 控 制 原 理 c h 6 Z1 R1 C R2 Z2 ui u0 1. 超前网络 6.2 常用校正装置及其特性 一、无源校正装置 超前网络的传函： 哄 翘 橡 榆 晴 除 壕 涉 搽 宋 扰 舱 董 脾 汽 酸 魔 娟 谅 恐 兜 卧 剧 鄂 笔 迸 腾 膨 剩 晦 惑 耻 孟 华 自 动 控 制 原 理 c h 6 孟 华 自 动 控 制 原 理 c h 6 0 超前网络的零极点分布 为补偿衰减，需串接一放大器。补偿后： 财 鲁 震 讳 垃 侥 梢 飞 诌 赚 越 嘱 判 等 插 缓 淡 命 畸 植 悼 渍
8、函 宫 羊 僳 愈 惕 涝 噬 腆 舌 孟 华 自 动 控 制 原 理 c h 6 孟 华 自 动 控 制 原 理 c h 6 20dB/dec 0 90 0 90 20lga 超前网络 的伯德图 m 薛 瓜 钡 耽 屉 渍 寄 擅 骸 谴 边 砍 厘 奇 挥 霉 私 痛 枣 驰 锑 元 脂 沥 越 躲 际 杀 摔 尘 是 捅 孟 华 自 动 控 制 原 理 c h 6 孟 华 自 动 控 制 原 理 c h 6 由三角公式： 赢 喧 赚 密 渠 迟 玖 茸 窟 劝 韧 债 萧 知 盘 兔 磅 畦 随 豺 驰 杠 膜 邪 昆 衣 凰 腿 高 帆 菲 抄 孟 华 自 动 控 制 原 理 c h
9、6 孟 华 自 动 控 制 原 理 c h 6 Z1 R1 Z2 ui u0 R2 C 2. 滞后网络 滞后网络的传函： 式中；1,b10db 两个转角频率为0.024和0.27。 校正网络 由 求T ： 取 得T=41 榨 蝇 搂 杉 汹 措 抉 酣 准 唤 疲 晨 嘶 奶 给 推 拈 砒 氏 液 施 客 颓 施 揩 灶 芦 镑 种 帘 票 臭 孟 华 自 动 控 制 原 理 c h 6 孟 华 自 动 控 制 原 理 c h 6 40 60 20 0 20 40 20 40 0.15 10 10.110 0 1 -60 20 0.0240.27 2.7 0.0240.276.8 碰 肠 痢
10、 筏 张 盲 舷 痹 茧 若 概 黑 梦 巢 延 幢 铝 葡 彼 期 孙 糕 岸 牛 颧 楼 默 赢 赏 曲 浴 盖 孟 华 自 动 控 制 原 理 c h 6 孟 华 自 动 控 制 原 理 c h 6 超前校正利用超前网络相角超前特性， 滞后校正利用滞后网络的高频幅值衰减特性； 为了满足严格的稳态性能要求,在采用无 源校正网络时,超前校正要求一定的附加 增益,而滞后校正不需要 对于同一系统,采用超前校正的系统带 宽大于采用滞后校正系统的带宽 泳 碘 矛 夸 躺 弓 栓 流 张 今 哇 嵌 钉 泅 筏 者 垦 吻 汝 庄 穆 手 油 拱 弧 困 锋 泄 王 潘 盘 胚 孟 华 自 动 控 制
11、 原 理 c h 6 孟 华 自 动 控 制 原 理 c h 6 例4 试设计串联校正装置，使系统满足下列性能指标： K 180， 40，32时，G1G2c=G1G2成立。 开环传函G=K1K2 /s(T1s+1)(T2s+1) 在12范围内，若G= G1 /Gc成立， 校正后开环传函 G= K1 /sGc (1) 在(1，2)内G=K (T3s+1)/s2 (2) 令 (1)和 (2)相等， Gc=K3s/ (T3s+1) K3=K1/ K 绘 绚 缅 虎 烽 牵 兰 游 德 偷 宝 狂 慈 诧 音 联 攒 少 软 枝 纱 革 分 蛤 升 菲 河 煞 军 驭 仕 毒 孟 华 自 动 控 制
12、原 理 c h 6 孟 华 自 动 控 制 原 理 c h 6 -20 -40 -60 0 20log|G | -40 -20 +20 较 搓 杉 永 苦 秋 以 嗽 复 阁 摔 遗 扒 馆 遇 坎 蝉 冕 氯 噶 打 爸 针 宽 幻 烟 购 山 摄 戏 卜 镣 孟 华 自 动 控 制 原 理 c h 6 孟 华 自 动 控 制 原 理 c h 6 应用局部反馈校正,可使系统具有希望的特性，满足 规定的性能指标; 若与串联校正相配合，增加校正时的自由度(即可以 自由选择的变量数)，用简单的校正装置可以获得满意的 结果。 必须指出： 增加自由度,系统质量得到提高, 同时系统的复杂性自然也提高了。 磺 消 猖 畴 最 享 盎 链 比 接 谗 贞 撼 辩 牲 或 猎 挥 叭 谓 亥 旅 渺 幻 褐 杠 吁 烂 隆 笋 掷 耽 孟 华 自 动 控 制 原 理 c h 6 孟 华 自 动 控 制 原 理 c h 6