自动控制原理(胡寿松)第五版第六章ppt

第六章 控制系统的校正
§6—1 §6—2 系统校正的基本概念 常用校正装置及其特性
§6—3 §6—4
§6—5
串联校正 反馈校正
复合控制
主要内容
• 1、校正的概念及类型
• 2、常用校正装置及其特性
• 3、串联综合校正—超前、滞后、滞后—超
前、希望特性法
• 4、并联综合校正 • 5、复合控制校正
重点与难点
§6—1
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
系统校正的基本概念
性能指标（续）
ts
k
其中，k 2 1.5M r 1 2.5M r 1 1 M r 1.8
2
c
,
四、基本控制规律：
一般采用比例、微分、积分等基本控制规律或采 用这些基本控制规律的某些组合，如PD、PI、PID等， 利用它们相位超前或滞后、幅值增加等作用以实现对 被控对象的有效控制。
重 点
• 1、常用校正装置及其特性 • 2、串联综合校正—超前、滞后、 滞后—超前、希望特性法 • 3、并联综合校正
难 点
校正方法与步骤
本章引言
设计控制系统时首先根据实际生产的要求选 择受控对象，如温控系统选温箱，调速系统选电 机等等；然后确定控制器，完成测量，放大，比 较，执行等任务。但实际生产会对系统各方面的 性能提出要求：时域— %，t s , K v , K p , K a 等，频 域— M 0 , M r , b , c , , K g 等。当把受控对象和控 制器组合起来以后，除了K可作适当调整外，其 它都有自身的静、动态特性——称为不可变部分； 设计的第三步是确定控制方式——开环、
6—2 常用校正装置及其特性
一、无源校正网络
Z1
㈠ 超前网络（微分性质） R1 Z1 R1Cs 1
Z 2 R2
Z2 R2 Gc s Z1 Z 2 R R1 R1Cs 1
C
R1
Ur Uc
R2
R2 R1Cs 1 R2 R1 R2Cs R1 R2 R1 R2


p
j
0, A0 1, 0 00 1 , A , 00
z
0
特性曲线见下页
滞后网络（续）
j
1

0. 2
1

0. 5
1
0
§6—2
常用校正装置及其特性
2、对数频率特性：
L 20 lg 1 2T 2 20 lg 1 2 2T 2
1 0
1 T1 T2 , A1 T1T2 T2 2T1
' 1
§6—2
常用校正装置及其特性
滞后—超前网络（续）
1 ' 1'T2 tg1 tg tg11'T 1 tg1T21' ，tg 2 tg tg 1 tg1 此时
1
§6—2
常用校正装置及其特性
1. 幅相特性：
Gc j 1 T
2 2 2 2
1 T
tg 1T tg 1T 2
j


0：
A（ ） ， 0 0 0
0
α=0.2 α=0.5
0 0.2 0.5 1
：
A 1， 00
R1Cs 1 R2 R1Cs 1 R1 R2
§6—2
常用校正装置及其特性
超前网络（续）
R2 1 T R1C 设 R1 R2 Ts 1 则Gc s Ts 1 1 s p T sz 1 s p s T
j
z
0
1 1 且z p T T
Ts 1 Gc ( s) Ts 1 1
L 20 lg 0
出现低频下降，串入系统会使K减小，ess增加。
实用中可让放大器的放大系数增加
§6—2
常用校正装置及其特性
超前网络（续）
1

倍，则会得到补偿。即
L db
Ts 1 Gc s Ts 1 1


' ' ' 1T1 1T2 1 T1 T2 tg1 。 '2 1 1 T1T2 1 1 T T 1 2
T1T2
tg1 ，1 900
且同样
tg 2 2 90
0
故 1 2 900 900 00
2
20 lg 1 2 2T 2
1 1 转折 1 2 T T
特点:
c tg T tgT
1
0 ， 0
相位超前，故称超前校正装置
1 d 1 1 ， m tg 0 可求得 m 时的 m 由 T 2 d
及T1 T2 T12 T1

§6—2
常用校正装置及其特性
滞后—超前网络（续）
T1 s 1T2 s 1 则G s T2 T1 s 1 s 1

1
T1 s 1 T2 s 1 s z1 s z2 即Gc s T1 s 1 T2 s 1 s p1 s p2
R2Cs 1 R1 R2 Cs 1
R1 R2 1 令T R2C， R2
§6—2
常用校正装置及其特性
滞后网络（续）
Ts 1 1 sz 1 1 则Gc s 且z p Ts 1 s p T T
1、幅相特性
1 2T 2 Gc j tg1T tg1 T 1 2 2T 2
r n 1 2 0 0.707
tg
1
2 1 4 2
4 2
§6—1
系统校正的基本概念
性能指标（续）
b n
2 4 4 1 2
2 4
2
c n
tg
1
1 4 2
4
2
2 1 4
4
2
1 2T2 1 1 1 1 T2 tg T1 tg T1 tg T2 tg 2 2 T2 1 2
2

j
0：
A0 1 0 00 ，
：
A 1， 00
1
0
1 1 1 T2 T1 T1 T2 p2
z2
j
若设 T1 T2 , 则 T1 T1 T2
T2


即 p1 z1 z2 p2
z1
p1
0
§6—2
常用校正装置及其特性
1、幅相特性：
1 2T1 Gc j 2 1 2 2T1
2
§6—2
常用校正装置及其特性
2、对数频率特性：
L 20 lg Gc j 1 2T12 1 2T22 20 lg 20 lg 2 2 2 2T22 1 T1 1 2

1 1 1 转折：1 T 2 T 3 T 4 T 1 1 2 2
1 0.5T
1 0.2T

2
6
14
20
5

00
m
m
2

5
§6—2
常用校正装置及其特性
3.实用形式： 滞后网络不衰减，可直接使用。它是一个低通滤
波器，而超前网络是一个高通滤波器。
㈢ 滞后—超前网络（积分—微分性质）：
C1 R1
R2
Ur C2
Uc
§6—2
常用校正装置及其特性
§6—1 系统校正的基本概念
一、定义：
给系统附加一些具有某些典型环节的电网络， 模拟运算部件及测量元件等，靠他们的配置有效的 改进系统性能，称为系统校正。 二、类型： 1、串联校正：一般接在系统测量点之后和放大器 之前，串接于系统前向通道之中。 2、反馈校正：一般接于系统局部反馈通道中。
§6—1
§6—2
常用校正装置及其特性
2. 对数频率特性：
L
0
1 T
1 0.5T
1 0.2T

20
6
0.5
20
14
0.2

m
0.2
m
00
0.5
§6—2
常用校正装置及其特性
超前网络（续）
Lc 20 lg 20 lg 1 T
2
系统校正的基本概念
校正类型（续）
串联校正
控制器 反馈校正
对象
3、复合控制：在第三章减小ess的措施中已经讨
论过，有按给定补偿和扰动补偿两种方式。
§6—1
系统校正的基本概念
三、校正中使用的性能指标：
1、二阶系统频域指标与时域指标的关系：
Mr
1 2 1
0 0.707 2
' 1
1 1 相差 相位超前，故称滞后—超前网络。当 T 和 T2 1
足够大（如几十倍以上），则可利用滞后网络和超
前网络的计算公式计算 和 。 m1 m2
1 20 log 1 10 log
0
1 T
1 T T
1

§6—2
常用校正装置及其特性
㈡ 滞后网络（积分性质）：
1 Z1 R1，Z 2 R2 Cs
Z2 Gc s Z1 Z 2 R R 1 1 2 Cs 1 R2 Cs
Ur
R1