第六章 控制系统的综合与校正-2007

第六章自动控制原理自动控制系统的校正自动控制原理是指通过一系列的传感器、执行器和控制器等装置，对待控制对象进行检测、判断和调节，以实现对系统的自动调控和校正。

在自动控制系统中，校正是一个重要的环节，对于确保系统的稳定性、准确性和可靠性具有至关重要的作用。

接下来，本文将简要介绍自动控制系统的校正方法和重要性。

首先，自动控制系统的校正主要包括以下几个方面：1.传感器校正：传感器作为自动控制系统中的重要组成部分，负责将物理量转化为电信号进而进行处理。

传感器的准确性直接影响着系统的测量和控制效果，因此需要对传感器的灵敏度、精度和线性度等进行校正，以提高系统的测量准确性。

2.执行器校正：执行器主要负责将控制信号转化为物理动作，控制系统的输出效果依赖于执行器的准确性和稳定性。

因此，需要对执行器的响应速度、灵敏度和动态补偿等进行校正，以确保系统的控制精度和稳定性。

3.控制器校正：控制器是自动控制系统的核心部分，负责对传感器数据进行处理和判断，并生成相应的控制信号。

对于不同类型的控制器，需要根据系统的需求和特点进行各种参数的校正和调整，以保证系统的控制效果。

4.系统校正：系统校正是指对整个自动控制系统进行整体的校准和调整。

由于控制系统中存在着多种参数和输入信号，这些参数和信号之间的相互作用会对系统的控制效果产生影响。

因此，需要对系统的整体参数进行校正，以确保系统的稳定性和性能达到预期的要求。

其次，自动控制系统的校正具有以下几个重要性：1.提高系统的准确性：通过对传感器、执行器和控制器进行校正，可以消除误差、降低噪声的影响，提高系统的测量和控制准确性。

这对于一些对测量和控制精度要求较高的系统而言尤为重要，如飞行器、自动化生产线等。

2.提高系统的稳定性：通过对控制器和系统参数的校正和调整，可以改善系统的阻尼特性和相应速度，增强系统的稳定性和快速响应能力。

这对于一些需要频繁变动的系统而言尤为重要，如电力系统、机械运动系统等。

自动控制原理
第6章 控制系统的校正
1. 基于根轨迹法的超前校正
当系统的性能指标为时域指标时，用根轨迹
法设计校正装置比较方便。
应用根轨迹法设计校正装置的基本思路是： 认为经校正后的闭环控制系统具有一对主导共轭 复数极点，系统的暂态响应主要由这一对主导极 点的位置所决定。
明，网络在正弦信号作用
下的稳态输出电压，在相 位上超前于输入。这也就
m
T
1
是所谓超前网络名称的由
来。
m
arcsin1 1
Lc
(m
)
10
lg
1
自动控制原理
在对数幅频特性中，截 止频率附近的斜率为– 40dB/dec，并且所占频率范 围较宽，此系统的动态响应 振荡强烈，平稳性很差。对 照相频曲线可明显看出，在 范围内，对–π线负穿越一次， 故系统不稳定。
一般来说，串联校正设计比反馈校正设计简 单，也比较容易对信号进行各种必要形式的变换。
反馈校正所需元件数目比串联校正少。反馈 校正可消除系统原来部分参数波动对系统性能的 影响。在性能指标要求较高的控制系统设计中， 常常兼用串联校正与反馈校正两种方式。
自动控制原理
6.1.5 基本控制规律
1. 比例控制规律(P)
虚线表示超前网络的对 数频率特性。加入超前网络 后会有增益损失，不利于稳 态精度，但可以通过提高开 环增益给予补偿。
第6章 控制系统的校正
自动控制原理
第6章 控制系统的校正
由于超前网络对数幅频特性在1/T至1/αT之间 具有正斜率，所以原系统中频段的斜率由– 40dB/dec变成了－20dB/dec，增加平稳性；还是由 于这个正斜率，使系统的截止频率增大到c2 ，系

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为了方便各位友友都有享受文档的权利，果断现在下来再共享第六章控制系统的校正及综合6-1什么是系统的校正？系统的校正有哪些方法？6-2试说明超前网络和之后网络的频率特性，它们各自有哪些特点？6-3试说明频率法超前校正和滞后校正的使用条件。

6-4相位滞后网络的相位角滞后的，为什么可以用来改善系统的相位裕度？6-5反馈校正所依据的基本原理是什么？6-6试说明系统局部反馈对系统产生哪些主要影响。

6-7在校正网络中，为何很少使用纯微分环节？6-8试说明复合校正中补偿的基本原理是什么？6-9选择填空。

在用频率法设计校正装置时，采用串联超前网络是利用它的（），采用串联滞后校正网络利用它的（）。

A 相位超前特性B 相位滞后特性C 低频衰减特性D 高频衰减特性6-10 选择填空。

闭环控制系统因为有了负反馈，能有效抑制（）中参数变化对系统性能的影响。

A 正向通道 B反向通道 C 前馈通道6-11 设一单位反馈系统其开环传递函数为W（s）=若使系统的稳态速度误差系数,相位裕度不小于，增益裕量不小于10dB，试确定系统的串联校正装置。

解:→所以其对数频率特性如下:其相频特性:相位裕度不满足要求设校正后系统为二阶最佳,则校正后相位裕度为,增益裕量为无穷大。

校正后系统对数频率特性如下：校正后系统传递函数为因为所以串联校正装置为超前校正。

6-12设一单位反馈系统，其开环传递函数为W（s）=试求系统的稳态加速度误差系数和相位裕度不小于35的串联校正装置。

解：所以其对数频率特性如下:其相频特性:相位裕度不满足要求，并且系统不稳定。

设校正后系统对数频率特性如上（红线所示）：则校正后系统传递函数为因为在时（见红线部分），，则→选取，则校正后系统传递函数为其相频特性:相位裕度满足要求。

校正后的对数频率曲线如下：因为所以校正装置为滞后-超前校正。

6-13设一单位反馈系统，其开环传递函数为W（s）=要求校正后的开环频率特性曲线与M=4dB的等M圆相切，切点频率w=3,并且在高频段w>200具有锐截止-3特性，试确定校正装置。

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。