串联校正和反馈校正

第六章1． 基本概念2． 两种常用校正装置3． 设计方法（1）频率法（2）根轨迹法（3）复合校正 6—1 校正的基本概念一、性能指标的提法：1．稳态误差：Ess 或v Kp Kz Kv 2．动态品质：（1） 时域指标：δ% ts （2）开环频域指标：Wc ν（3）闭环频域指标：Mr Wr 或Wb 如何改变性能的问题？1． 改变系统参数：增大开环传递函数K →ess ↓→h ↘v ↘→σ（改善很有限，且稳态与动态有些矛盾）2． 改变系统结构：增加辅助装置定义：利用增加辅助装置改变系统性能方法称为— 辅助装置包括：校正装置 、控制器、调节器二、校正方式：1． 串联校正：图P36 2． 反馈校正：图 3． 复合校正：（1）按给定输入的 图 目的：理论上可以做到：C （S ）=R （S ）即C （t ）=R （t ）（2）按扰动输入的 图 目的：理论上完全消除N （s ）对输入影响Cr （s ）=0工程上一般采用近似补偿 三、设计方法 （频域法） 1． 试探法（分析法）首先根据检验选定校正装置的基本形式→算出校正装置的参数→检验校正后的性能指标→是否符合； 如果符合则完成设计 ；否从新设计2．综合法（数学法）首先由要求的性能指标→画出希望的开环L(w)曲线→再与原系统的L （W ）想比较→得到校正装置的Lc(w)→反写出校正装置的传函6—2常用的校正装置分类：讨论电的校正装置1。

无源校正装置（RC 网络）2。

有源校正装置（运放器）调节器一、无源超前校正装置（RC 网络 传函 伯德图） 电路：U2U1CR2R1传函：（复阻抗法）Gc(s)=1+Tas/a(1+Ts) a 衰减系数 T 时间常数必须补偿a 的衰减：把原K 增加a 倍或再串一个放大器（a 倍） 补偿后：aGc(s)=1+TaS/1+TS (a>1) 二、无源迟后校正装置 电路；6—3一、超前校正问题的提出 例：系统如图所示，要求1. 在单位斜坡输入下稳态误差ess<0.1；2. 开环剪切频率3. 相角裕度 幅值裕度问是否需要校正，怎样校正？解：首先进行稳态计算K=10可以满足稳态误差要求。

⼏种常⽤的串联校正装置及校正⽅法⼏种常⽤的串联校正装置及校正⽅法⼀、相位超前校正装置1．电路2.传递函数3.频率特性⼆、校正原理⽤频率法对系统进⾏超前校正的基本原理，是利⽤超前校正⽹络的相位超前特性来增⼤系统的相位裕量，以达到改善系统瞬态响应的⽬的。

为此，要求校正⽹络最⼤的相位超前⾓出现在系统的截⽌频率（剪切频率）处。

由于RC组成的超前⽹络具有衰减特性，因此，应采⽤带放⼤器的⽆源⽹络电路，或采⽤运算放⼤器组成的有源⽹络。

⼀般要求校正后系统的开环频率特性具有如下特点：①低频段的增益充分⼤，满⾜稳态精度的要求；②中频段的幅频特性的斜率为-20dB/dec,并具有较宽的频带，这⼀要求是为了系统具有满意的动态性能；③⾼频段要求幅值迅速衰减，以较少噪声的影响。

三、校正⽅法⽅法多种，常采⽤试探法。

总体来说，试探法步骤可归纳为：1.根据稳态误差的要求，确定开环增益K。

2.根据所确定的开环增益K，画出未校正系统的博特图，量出(或计算)未校正系统的相位裕度。

若不满⾜要求，转第3步。

3.由给定的相位裕度值，计算超前校正装置应提供的相位超前量(适当增加⼀余量值)。

4.选择校正装置的最⼤超前⾓频率等于要求的系统截⽌频率，计算超前⽹络参数a和T；若有截⽌频率的要求，则依该频率计算超前⽹络参数a和T。

5.验证已校正系统的相位裕度；若不满⾜要求，再回转第3步。

例某单位反馈系统的开环传递函数如下设计⼀个超前校正装置，使校正后系统的静态速度误差系数Kv＝20s-1，相位裕度为γ≥50°。

解：根据对静态速度误差系数的要求，确定系统的开环增益K。

绘制未校正系统的伯特图，如图中的蓝线所⽰。

由该图可知未校正系统的相位裕度为γ＝17°根据相位裕度的要求确定超前校正⽹络的相位超前⾓由P133页，式(6-5)超前校正装置在w m处的幅值为在为校正系统的开环对数幅值为-6.2dB 对应的频率，这⼀频率就作为是校正后系统的截⽌频率。

1. 闭环控制系统又称为反馈控制系统。

2.对控制系统的首要要求是系统具有稳定性。

3. 若要全面地评价系统的相对稳定性，需要同时根据相位裕量和幅值裕量来做出判断。

4. 系统主反馈回路中最常见的校正形式是串联校正和反馈校正。

5. 某典型环节的传递函数是G(s)=1/(s+2)，则系统的时间常数是 0.5。

6. 若要求系统的快速性好，则闭环极点应距虚轴越远越好。

7. 在扰动作用点与偏差信号之间加上积分环节能使静态误差降为0。

8.二阶系统的传递函数G(s)=4/(s 2+2s+4)，其固有频率ωn ＝2。

9. 远离虚轴的闭环极点对瞬态响应的影响很小。

10.为满足机电系统的高动态特性，机械传动的各个分系统的谐振频率应远高于机电系统的设计截止频率。

11.当奈奎斯特图逆时针从第二象限越过负实轴到第三象限去时称为正穿越。

12.对于最小相位系统一般只要知道系统的 开环幅频特性就可以判断其稳定性。

13.判断一个闭环线性控制系统是否稳定，在时域分析中采用劳斯判据；在频域分析中采用奈奎斯特判据。

14.若某系统的单位脉冲响应为0.20.5()105t t g t e e --=+，则该系统的传递函数G(s)为10/(s+0.2)+5/(s+0.5)。

1. 根据采用的信号处理技术的不同，控制系统分为模拟控制系统和数字控制系统。

2. 若系统的传递函数在右半S 平面上没有零点和极点，则该系统称作最小相位系统。

3. 输入相同时，系统型次越高，稳态误差越小。

4. 延迟环节不改变系统的幅频特性，仅使相频特性发生变化。

5. PID 调节中的“P”指的是比例控制器。

6. 用频率法研究控制系统时，采用的图示法分为极坐标图示法和对数坐标图示法。

7. 一般开环频率特性的低频段表征了闭环系统的稳态性能。

8. 复合控制有两种基本形式：即按输入的前馈复合控制和按扰动的前馈复合控制。

9. 奈奎斯特图中当ω等于截止频率时，相频特性距-π线的相位差叫相位裕量。