6.3.4串联综合法校正综合校正方法是将性能指标要求转化为期望开环对数幅频特性，再与未校正系统的开环对数幅频特性比较，从而确定校正装置的形式和参数，适用于最小相位系统。期望对数幅频特性的求法如下：(1）根据对系统型别及稳态误差要求，通过性能指标中N及开环增益K，绘制期望特性的低频段。(2)根据对系统响应速度及阻尼程度要求，通过截止频率の。、相角裕度，中频区宽度H、中频区特性上下限交接频率の,与の，绘制期望特性的中频段，并取中频区特性的斜率为-20dB/dec，以确保系统具有足够的相角裕度。所用到公式如下：
1 6.3.4 串联综合法校正 综合校正方法是将性能指标要求转化为期望开环 对数幅频特性，再与未校正系统的开环对数幅频特性 比较，从而确定校正装置的形式和参数，适用于最小 相位系统。期望对数幅频特性的求法如下： (1)根据对系统型别及稳态误差要求，通过性能指标 中N及开环增益K，绘制期望特性的低频段。 (2)根据对系统响应速度及阻尼程度要求，通过截止 频率c 、相角裕度 ，中频区宽度H、中频区特性上下 限交接频率2与3，绘制期望特性的中频段，并取中 频区特性的斜率为−20dB/dec，以确保系统具有足够的 相角裕度。所用到公式如下：
1H +1W3H=M.M.H-1sinyW222HW≤0O ≥H+1H+1(3)绘制期望特性低、中频段之间的衔接频段，其斜率一般与前、后频段相差-20dB/dec，否则对期望特性的性能有较大影响。(4）根据对系统幅值裕度h(dB）及抑制高频噪声的要求，绘制期望特性的高频段。通常，为使校正装置比较简单，以便于实现，一般使期望特性的高频段斜率与未校正系统的高频段斜率一致，或完全重合。(5)绘制期望特性的中、高频段之间的衔接频段，2其斜率一般取一40dB/dec。KM
2 2 3 H = 1 1 − + = H H Mr 1 2 2 + H c 1 2 3 + H H c sin 1 Mr (3)绘制期望特性低、中频段之间的衔接频段，其 斜率一般与前、后频段相差−20dB/dec，否则对期望特 性的性能有较大影响。 (4)根据对系统幅值裕度h(dB)及抑制高频噪声的 要求，绘制期望特性的高频段。通常，为使校正装置比 较简单，以便于实现，一般使期望特性的高频段斜率与 未校正系统的高频段斜率一致，或完全重合。 (5)绘制期望特性的中、高频段之间的衔接频段， 其斜率一般取−40dB/dec
例6-4设单位反馈系统开环传递函数为kG,(s) =s(1 + 0.12s)(1 + 0.02s)试用串联综合校正方法设计串联校正装置，使系统满足: k,= 70(1/s), t,≤ 1(s), ,%≤ 40% 。解：（1)取k =70，画未校正系统对数幅频特性，求得未校正系统的截止频率.=24(rad/s)。(2）绘制期望特性。低频段：I 型系统，k=70，与未校正系统的低频段重合。中频段：将,%与t,转换为相应的频域指标，并取为M, =1.6の.=13(rad/s)302≤ 4.8803 ≥21.13KM
3 例6-4 设单位反馈系统开环传递函数为 (1 0.12 )(1 0.02 ) ( ) 0 s s s k G s + + = 试用串联综合校正方法设计串联校正装置，使系统满 足：kv = 70(1/s)，t s 1(s)，p% 40% 。 解：(1)取k =70，画未校正系统对数幅频特性，求 得未校正系统的截止频率c =24(rad/s)。 (2) 绘制期望特性。 低频段：Ⅰ型系统，k=70，与未校正系统的低频段重合。 中频段：将 p%与t s转换为相应的频域指标，并取为 Mr =1.6 c =13(rad/s) 2 ≤ 4.88 3 ≥21.13
在の,=13处，作-20dB/dec斜率直线，交L(の)于の=45处。取03 = 450,= 4在中频段与过の,=4的横轴垂线的交点上，作-40dB/dec斜率直线，交期望特性低频段于の,=0.75处高频及衔接段：在の,=45的横轴垂线与中频段的交点上，作斜率为-40dB/dec直线，交未校正系统的Lo(の)于4=50处；の≥の时，取期望特性高频段L()与未校正系统高频特性L(の)一致。の, = 4 3 = 4501= 0.75 @.= 13 H = 11.2504 = 50KIM
4 在c =13处，作−20dB/dec斜率直线，交L0 ()于 =45 处。取 2 = 4 3 = 45 在中频段与过2 = 4的横轴垂线的交点上，作 −40dB/dec斜率直线，交期望特性低频段于1= 0.75处。 高频及衔接段：在3 = 45的横轴垂线与中频段的 交点上，作斜率为−40dB/dec直线，交未校正系统的 L0 ()于4 = 50处； 4时，取期望特性高频段L()与 未校正系统高频特性L0 ()一致。 1 = 0.75 2 = 4 3 = 45 4 = 50 c = 13 H = 11.25
←L(@)/dB-1(37dB)40Lo(a)20L()-2455000国4服8.3:0.75：商口L(a)-3KM
5 L()/dB 0 40 20 L0 () −1 −2 −3 L() Lc () 0.75 4 8.3 45 50 (37dB)
(3)将L(の)与L(の)特性相减，得串联校正装置传递函数(1 + 0.25s)(1 + 0.12s)G.(s) = -(1 + 1.33s)(1 + 0.022s)(4)验算性能指标。校正后系统开环传递函数70(1 + 0.25s)G'(s) =s(1 + 1.33s)(1 + 0.02s)(1 + 0.022s)直接算得：の.=13=45.6°M,=1.4t, =0.73g,% =32%完全满足设计要求。6KM
6 (3)将L()与L0 ()特性相减，得串联校正装置传递函数 (1 1.33 )(1 0.022 ) (1 0.25 )(1 0.12 ) ( ) s s s s G s c + + + + = (4)验算性能指标。校正后系统开环传递函数 (1 1.33 )(1 0.02 )(1 0.022 ) 70(1 0.25 ) ( ) s s s s s G s + + + + = 直接算得：c =13 =45.6 Mr =1.4 p%=32% t s =0.73 完全满足设计要求
6.3.5PID调节器控制器是构成自动控制系统的核心部分，控制器设计的好坏直接影响自动控制系统的控制品质控制器的种类繁多，结构也千差万别，但是采用较多的还是PID控制器（也称之为PID调节器）。它是一种历史悠久、技术成熟、应用广泛的控制方法PID调节器具有以下优点：原理简单，应用方便、适应能力强，广泛应用于电力、航空、机械、治金、石油化工、造纸等各行各业。·鲁棒性强。即PID控制的控制品质对被控对象的变化不敏感。K
7 6.3.5 PID调节器 • 控制器是构成自动控制系统的核心部分，控制器 设计的好坏直接影响自动控制系统的控制品质。 • 控制器的种类繁多，结构也千差万别，但是采用 较多的还是PID控制器（也称之为PID调节器）。它是 一种历史悠久、技术成熟、应用广泛的控制方法。 • PID调节器具有以下优点： • 原理简单，应用方便； • 适应能力强，广泛应用于电力、航空、机械、冶金、 石油化工、造纸等各行各业。 • 鲁棒性强。即PID控制的控制品质对被控对象的变化 不敏感
1.PID调节器的基本控制规律PID调节器是将偏差的比例（P）、积分（I）和微分（D）通过线性组合构成控制量，对被控对象进行控制。其控制规律为de(t)u(t) = K, / e(t)+:e(t)dt +T,dtU(s)KG(s)DAE(s)T,S式中K'T比例系数；积分时间常数：微分时间常数
8 1．PID调节器的基本控制规律 PID调节器是将偏差的比例（P）、积分（I）和 微分（D）通过线性组合构成控制量，对被控对象进 行控制。其控制规律为 0 1 ( ) ( ) ( ) ( ) t p D I de t u t K e t e d T T dt = + + ( ) 1 ( ) 1 ( ) p D I U s G s K s E s s = = + + 式中 Kp—— 比例系数； TI —— 积分时间常数； TD —— 微分时间常数
（1）比例控制规律u(t) = K, e(t)比例控制作用及时成比例地反映控制系统的偏差信号e(t)，偏差一旦产生，控制器立即产生控制作用。执行器的位移一般也就是调节机构的位移，而调节机构的位移必须随被控对象负荷的改变而改变。因此当被控对象负荷改变时，比例控制作用的结果将使被控对象和给定值之间产生固定的偏差，即被控量的控制结果对应于给定值是有差的。K,越大，控制作用越强，可以减小系统的稳态误差，但会降低系统的相对稳定性，甚至可能造成闭环系统不稳定。K,越小，控制作用越弱，稳态误差增大，但对稳定性有利。在系统的校正设计中，很少单独使用比例控制规律
9 （1）比例控制规律 u(t) = Kp e(t) 比例控制作用及时成比例地反映控制系统的偏差信号e(t)， 偏差一旦产生，控制器立即产生控制作用。 执行器的位移一般也就是调节机构的位移，而调节机构的位 移必须随被控对象负荷的改变而改变。因此当被控对象负荷改 变时，比例控制作用的结果将使被控对象和给定值之间产生固 定的偏差，即被控量的控制结果对应于给定值是有差的。 Kp越大，控制作用越强，可以减小系统的稳态误差，但会降 低系统的相对稳定性，甚至可能造成闭环系统不稳定。 Kp越小， 控制作用越弱，稳态误差增大，但对稳定性有利。 在系统的校正设计中，很少单独使用比例控制规律
（2）积分控制规律e(t)dtu(t)积分控制作用的特点是：只要被控对象的被控量不等于给定值，执行器就会不停地动作，而且偏差越大，执行器输出的移动速度u(t)越快。只有当偏差等于零时，控制作用才告结束，这时执行器停止动作，控制系统达到一新的平衡状态。因此积分控制作用是能够消除稳态误差但积分控制使系统增加了一个位于原点的开环极点，使信号产生90°的相角滞后，对系统的稳定性不利。积分时间常数T的大小要根据需要来确定。T,越小，积分作用越强，在偏差相同的情况下，执行器的动作速度加快，会增加调节过程的振荡，T,过小，可能会使系统不稳定。T越大可以减小调节过程的振荡，但T过大，虽然可能使系统被控量10不产生振荡，但是动态偏差会太大。KV
10 积分控制作用的特点是：只要被控对象的被控量不等于给 定值，执行器就会不停地动作，而且偏差越大，执行器输出的 移动速度u(t)越快。只有当偏差等于零时，控制作用才告结束， 这时执行器停止动作，控制系统达到一新的平衡状态。因此积 分控制作用是能够消除稳态误差。 但积分控制使系统增加了一个位于原点的开环极点，使信 号产生90的相角滞后，对系统的稳定性不利。 积分时间常数TI 的大小要根据需要来确定。TI 越 小，积分 作用越强，在偏差相同的情况下，执行器的动作速度加快，会 增加调节过程的振荡， TI 过小，可能会使系统不稳定。 TI越大， 可以减小调节过程的振荡，但TI过大，虽然可能使系统被控量 不产生振荡，但是动态偏差会太大。 （2）积分控制规律 0 1 ( ) ( ) t I u t e d T =