第六章 控制系统的校正第六章控制系统的校正主要内容：1.校正的原理2.常用校正装置及其特性3.频率响应法校正2
1 第六章 控制系统的校正 主要内容： 1.校正的原理 2.常用校正装置及其特性 3.频率响应法校正
6. 1校正的基本概念b。。校正的定义·被控对象被控对象和控制装置同时进行设计是比较合理的。充分发挥控制的作用，往往能使被控对象获得特殊的、良好的技术性能，其至使复杂的被控对象得以改造而变得异常简单。某些生产过程的合理控制可以大大简化工艺设备。然而，相当多的场合还是先给定受控对象，之后进行系统设计。但无论如何，对受控对象要作充分的了解是不容置疑的。了解对象的工作原理和特点，如哪些参数需要控制，哪些参数能够测量，可通过哪几个机构进行调整，对象的工作环境和干扰等等。T
2 6.1 校正的基本概念 6.1.1 校正的定义 1.被控对象 被控对象和控制装置同时进行设计是比较合理的。 充分发挥控制的作用，往往能使被控对象获得特殊的、 良好的技术性能，甚至使复杂的被控对象得以改造而变 得异常简单。某些生产过程的合理控制可以大大简化工 艺设备。然而，相当多的场合还是先给定受控对象，之 后进行系统设计。但无论如何，对受控对象要作充分的 了解是不容置疑的。 了解对象的工作原理和特点，如哪些参数需要控制 ，哪些参数能够测量，可通过哪几个机构进行调整，对 象的工作环境和干扰等等
2.性能指标自动控制系统是根据它所完成的具体任务设计的。任务不同，对自动控制系统性能的要求也不同。常见的时域指标有：ess o,% t, t、系统的无差度N等;常见的频域指标有：20lgh 和 w,の, M,等。Ohy性能指标不应当比完成所需要的指标更高。如调速系统对平稳性和稳态精度要求严格，而随动系统则对快速性期望更高，阝.改善系统性能的方法在进行系统设计时，常常遇到初步设计出来的系统3不能满足已给出的所有性能指标的要求KM
3 2.性能指标 自动控制系统是根据它所完成的具体任务设计的。 任务不同，对自动控制系统性能的要求也不同。 常见的时域指标有： ess p% t r t s 系统的无差度N 等； 常见的频域指标有： c h 20lgh 和 r b Mr等。 性能指标不应当比完成所需要的指标更高。如调速 系统对平稳性和稳态精度要求严格，而随动系统则对快 速性期望更高。 3.改善系统性能的方法 在进行系统设计时，常常遇到初步设计出来的系统 不能满足已给出的所有性能指标的要求
如下图系统开环伯德图：L(a)/dBWc0G(s)p(a)G(s)/ki二-180°福
4 L()/dB () −180 =0 c 如下图系统开环伯德图: G(s) G(s)/k1
其中G(s)是根据给定的稳态误差指标设计的，但此时的相角裕度=0，系统处于稳定边界上，不能正常工作。如把G(s)所对应的系统称为未校正系统，虽然可以通过减小未校正系统的开环放大系数使相角裕度增加，如特性曲线G(s)/k,所示，但稳态误差也要随之增加，所以开环放大系数是不能减小的。而改变未校正系统的其它参数都是比较困难的。这样就得在原系统的基础上采取另外一些措施，即对系统加以“校正”。所谓的“校正”，就是在原系统中加入一些参数可以根据需要而改变的机构或装置，使系统整个特性发生变化，从而满足给定的各项性能指标。这一附加的装置称为校正装置
5 其中G(s)是根据给定的稳态误差指标设计的，但此时的 相角裕度 =0，系统处于稳定边界上，不能正常工作。 如把G(s)所对应的系统称为未校正系统，虽然可以通过 减小未校正系统的开环放大系数使相角裕度增加，如 特性曲线G(s )/k1所示，但稳态误差也要随之增加，所 以开环放大系数是不能减小的。而改变未校正系统的 其它参数都是比较困难的。这样就得在原系统的基础 上采取另外一些措施，即对系统加以“校正” 。 所谓的“校正”，就是在原系统中加入一些参数 可以根据需要而改变的机构或装置，使系统整个特性 发生变化，从而满足给定的各项性能指标。这一附加 的装置称为校正装置
加入校正装置后使未校正系统的缺陷得到补偿，这就是校正的作用。6.1.2 校正方式常用的校正方式有串联校正、反馈校正、前馈校正和复合校正四种。串联校正装置一般接在系统误差测量点之后和放大器之前，串接于系统前向通道之中：反馈校正装置接在系统局部反馈通道之中控制对象串联器校正反馈校正
6 加入校正装置后使未校正系统的缺陷得到补偿，这 就是校正的作用。 6.1.2 校正方式 常用的校正方式有串联校正、反馈校正、前馈校 正和复合校正四种。 串联校正装置一般接在系统误差测量点之后和放大 器之前，串接于系统前向通道之中；反馈校正装置接 在系统局部反馈通道之中。 串联 校正 对 象 控制 器 反馈校正
前馈校正或顺馈校正，是在系统主反馈回路之外采用的校正方式。这种校正方式的作用相当于对给定值信号进行整形或滤波后，再送入系统：另一种前馈校正装置接在系统可测扰动作用点与误差测量点之间，对扰动信号进行直接或间接测量，并经变换后接入系统，形成一条附加的对扰动影响进行补偿的通道。控制对象前馈器校正
7 前馈校正或顺馈校正，是在系统主反馈回路之外 采用的校正方式。这种校正方式的作用相当于对给定 值信号进行整形或滤波后，再送入系统；另一种前馈 校正装置接在系统可测扰动作用点与误差测量点之间， 对扰动信号进行直接或间接测量，并经变换后接入系 统，形成一条附加的对扰动影响进行补偿的通道。 前馈 校正 对 象 控制 器
前馈校正控制器对象前馈校正可以单独作用于开环控制系统，也可以作为反馈控制系统的附加校正而组成复合控制系统。复合校正方式是在反馈控制回路中，加入前馈校正通路，组成一个有机整体，有按扰动补偿的复合控制形式和按输入补偿的复合控制形式
8 前馈校正可以单独作用于开环控制系统，也可以作为 反馈控制系统的附加校正而组成复合控制系统。 复合校正方式是在反馈控制回路中，加入前馈校 正通路，组成一个有机整体，有按扰动补偿的复合控 制形式和按输入补偿的复合控制形式。 前馈校正 控制器 对象
Gn(s)Gi(s)Gz(s)G,(s)Gi(s)G2(s)
9 G2 (s) Gn (s) G1 (s) G2 (s) Gr (s) G1 (s)
在控制系统设计中，常用的校正方式为串联校正和反馈校正两种。究竟选用哪种校正方式，取决于系统中的信号性质、技术实现的方便性、可供选用的元件、抗扰性要求、经济性要求、环境使用条件以及设计者的经验等因素。串联校正：装置简单，调整灵活，成本低反馈校正：其输入信号直接取自输出信号，校正装置费用高，调整不方便，但是可以获得高灵敏度与高稳定度。10
10 在控制系统设计中，常用的校正方式为串联校正 和反馈校正两种。究竟选用哪种校正方式，取决于系 统中的信号性质、技术实现的方便性、可供选用的元 件、抗扰性要求、经济性要求、环境使用条件以及设 计者的经验等因素。 串联校正：装置简单，调整灵活，成本低。 反馈校正：其输入信号直接取自输出信号，校正 装置费用高，调整不方便，但是可以获得高灵敏度与 高稳定度