控制工程基础第六章系统的综合与校正

arctan 1 2
tr
n 1 2
tp
n
1 2
ts
3
n
或4
n
% exp( ) 100%
1 2
控制工程基础
控制系统校正的基本概念
二阶系统的频域性能指标
c n 1 4 4 2 2
arctan
2
1 4 4 2 2
p n 1 2 2
1
Mp
2
1 2
b n 1 2 2 2 4 2 2 4
控制工程基础
控制系统校正的基本概念
(2) 滞后校正装置 校正装置输出信号在相位上落后于输入信号，即
校正装置具有负的相角特性，这种校正装置称为滞后 校正装置，对系统的校正称为滞后校正(积分校正)。 主要改善系统的静态性能。 (3) 滞后-超前校正装置
若校正装置在某一频率范围内具有负的相角特性， 而在另一频率范围内却具有正的相角特性，这种校正 装置称滞后-超前校正装置，对系统的校正称为滞后超前校正(积分-微分校正)。
2. 频域性能指标
(1) 开环频域指标
开环截止频率ωc (rad/s) ； 相角裕度γ；
幅值裕度Lg 。 (2) 闭环频域指标
谐振频率ωp ； 谐振峰值 Mp ；
频带宽度ωb。
控制工程基础
控制系统校正的基本概念
3. 各类性能指标之间的关系 各类性能指标是从不同的角度表示系统的性能，它们之间
存在必然的内在联系。对于二阶系统，时域指标和频域指标之 间能用准确的数学式子表示出来。它们可统一采用阻尼比ζ和 无阻尼自然振荡频率ωn来描述。 二阶系统的时域性能指标
经变换后接入系统，形成一条附加的、对干扰的影响进 行补偿的通道。
控制工程基础

2. 顺馈校正
顺馈校正是一种开环校正方式，不改变闭环系统的特性，对系统的稳定性没有什么影响，通过顺馈校正，可以补偿原系统的误差。
)
1
(
+
Ts
s
K
)
(
s
X
i
)
(
0
s
X
)
(
s
G
r
1
+
-
+
+
E(s)
φm=(50-18)+5=38
(4)确定超前校正装置系数
(5)确定补偿幅值及m 、c
A
(
w
) dB
40
-
20
设计相位超前校正网络 由稳态误差求开环增益K 绘制待校系统的Bode图，求待校系统的相位裕量’
例 已知
系统的Bode图如图，系统稳定，幅值裕量为∞，幅值交界频率 =6.3rad/s，(计算值6.17 rad/s)，相位裕度’=20o, (计算值18o)。
(3)应当增加的最大相位超前角m
6.3 并联校正 反馈校正 改变反馈所包围环节的动态结构和参数，消除所包围环节的参数波动对系统性能的影响。 包围积分环节 原来的积分环节变成了惯性环节
（2）包围惯性环节 仍为惯性环节，增益下降由K1降为 ，时间常数下降由T降为 （3）包围振荡环节 系统阻尼比增大，能有效地减弱小阻尼环节的不利影响。
第六章 系统的综合与校正 基本要求 1.了解系统时域性能指标、频域性能指标和综合性能指标的概念；了 解频域性能指标和时域性能指标的关系。 2.了解系统校正的基本概念,了解各种校正的特点。 3.了解相位超前校正装置、相位滞后校正装置和相位滞后—超前校正 装置的模型、频率特性及有关量的概念、求法及意义；了解各种校 正装置的频率特性设计方法。 4.了解反馈校正、顺馈校正的定义、基本形式、作用和特点。

复合校正
同时采用串联校正和反馈校正的方法，对系 统进行综合校正，以获得更好的性能。
数字校正
利用数字技术对控制系统进行校正，具有灵 活性和高精度等优点。
02 控制系统性能指标及评价
控制系统性能指标概述
稳定性
准确性
系统受到扰动后，能否恢复到原来的 平衡状态或达到新的平衡状态的能力。
系统稳态误差的大小，反映了系统的 控制精度。
针对生产线上的各种工 艺要求，设计相应的控 制策略，如顺序控制、 过程控制等。
系统校正方法
根据生产效率和产品质 量要求，采用适当的校 正方法，如PID参数整定、 自适应控制等。
仿真与实验验证
通过仿真和实验手段， 验证综合与校正后的工 业自动化生产线控制系 统的稳定性和效率。
控制系统综合与校正的注
06 意事项与常见问题解决方 案
仿真与实验验证
通过仿真和实验手段，验证综合与校正后 的导弹制导控制系统的精确性和可靠性。
系统校正方法
针对导弹制导控制系统的性能要求，采用 适当的校正方法，如串联校正、反馈校正 等。
实例三
01
02
03
04
控制系统结构
分析工业自动化生产线 控制系统的组成结构， 包括传感器、执行机构、 PLC等部分。
控制策略设计
考虑多变量解耦控制
对于多变量控制系统，可以考虑采 用解耦控制策略，降低各变量之间 的相互影响，提高系统控制精度。
加强系统鲁棒性设计
考虑系统不确定性因素，加强 系统鲁棒性设计，提高系统对 各种干扰和变化的适应能力。
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控制系统综合与校正的注意事项
明确系统性能指标

复合校正：既有串联校正又有反馈校正装置。
2019/1/29 10
(1) 串联校正
自 动 控 制 理 论
为了减少校正装置的输出功率，以降低成本和功耗，通常 将串联校正装置安置在前向通道的前端，因为前部信号的 功率较小。 串联校正的主要问题是对参数变化的敏感性较强。 串联校正从设计到具体实现均比较简单，是设计中最常使 用的。
第六章 控制系统的校正
自 动 控 制 理 论
前面几章讨论了分析控制系统的几种基本方法。掌 握了这些基本方法，就可以对控制系统进行定性分析 和定量计算。 本章将讨论如何根据预先给定的性能指标，去设计 一个能满足性能要求的控制系统。 一个控制系统可以看作由控制器和被控对象两大部 分组成。被控对象确定后，对系统的设计实际上就是 对控制器的设计，这项工作称为对控制系统的校正。
6.2
自 动 控 制 理 论
基本控制规律
在校正装置中，常采用比例(P)、微分(D)、积分(I) 、比例微分(PD)、比例积分(PI)、比例积分微分(PID)等 基本的控制规律。
(2)
反馈（并联）校正
自 动 控 制 理 论
反馈校正的信号是从高功率点传向低功率点，一般不需要附加 放大器。适当地选择反馈校正回路的增益，可以使校正后的性 能主要决定于校正装置，而与被反馈校正装置所包围的系统固 有部分特性无关。 反馈校正的一个显著的优点，是可以抑制系统的参数波动及非 线性因素对系统性能的影响。 反馈校正的设计相对较为复杂。
综合
综合就是把系统固有部分与校正装置综合起来考虑， 从而确定校正装置的形式与参数，是系统达到预期指标的 过程。
8
校正
自 动引入的附加装
置叫作校正装置，也叫补偿器； 校正装置可以是电气的、机械的、气动的、液压 的或其他形式的元件组成； 电气的校正装置分为有源的和无源的两种，应用 无源的校正装置时，要考虑负载效应。