1、第六章 線性系統(tǒng)的校正方法 所謂校正，就是在系統(tǒng)不可變部分（被控對象、被控信號的速度加速度確定的執(zhí)行元件、測量要求確定的測量元件、增益可調(diào)的放大器組成的部分）中加入?yún)?shù)可以調(diào)整的裝置（環(huán)節(jié)），使系統(tǒng)特性發(fā)生變化，以滿足給定的性能指標(biāo)。 線性定常控制系統(tǒng)的四種校正方法：串聯(lián)校正、反饋校正、前饋校正和復(fù)合校正。第六章 線性系統(tǒng)的校正方法一. 系統(tǒng)校正二. 串聯(lián)校正三. 反饋校正四. 復(fù)合校正 在控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和參數(shù)確定的條件下，按照對系統(tǒng)提出的性能指標(biāo)，設(shè)計(jì)計(jì)算附加的裝置和元件，使系統(tǒng)達(dá)到要求的性能指標(biāo)。一、系統(tǒng)校正1.性能指標(biāo)2.系統(tǒng)的閉環(huán)特征值3.校正方式4.基本控制規(guī)律一、系統(tǒng)校正1) 指標(biāo)

2、的類型：頻域指標(biāo)與時(shí)域指標(biāo) 兩者之間的關(guān)系在書上已經(jīng)列出來2) 在設(shè)計(jì)時(shí)，根據(jù)開環(huán)頻率特性采用開環(huán)頻率特性法進(jìn)行設(shè)計(jì)最為方便。3)閉環(huán)和時(shí)域指標(biāo)，換算成開環(huán)頻域指標(biāo)后進(jìn)行設(shè)計(jì)，然后再驗(yàn)算。 于是重點(diǎn)講解：開環(huán)頻域校正1.性能指標(biāo)二階系統(tǒng)頻域指標(biāo)與時(shí)域指標(biāo)的關(guān)系：相對諧振峰值諧振頻率帶寬頻率相角裕度超調(diào)量截止頻率調(diào)節(jié)時(shí)間高階系統(tǒng)頻域指標(biāo)與時(shí)域指標(biāo)的關(guān)系諧振峰值超調(diào)量調(diào)節(jié)時(shí)間式中 閉環(huán)幅頻特性曲線的特征值，及其與系統(tǒng)品質(zhì)指標(biāo)的關(guān)系2. 系統(tǒng)的閉環(huán)特征值(1).閉環(huán)幅頻特性始值 表征系統(tǒng)的無差度當(dāng) 時(shí)，系統(tǒng)有差，誤差系數(shù)當(dāng) 時(shí)，系統(tǒng)無差度1，誤差系數(shù)(2). 相對諧振峰值 ： 表征系統(tǒng)的振蕩指標(biāo)，即

3、振蕩的激烈程度。 越大，超調(diào)量也越大。 工程量： 系統(tǒng)穩(wěn)定程度適中，超調(diào)量2030 (3). 系統(tǒng)的諧振頻率 和帶寬頻率 ：它們表征系統(tǒng)的快速性， 和 值越大，過渡過程時(shí)間越短。 帶寬頻率 是一個(gè)重要的技術(shù)指標(biāo)。代表系統(tǒng)的精度與噪聲抑制能力。也可以 表示 合理帶寬是設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要問題。 = (510)通常，一個(gè)設(shè)計(jì)良好的實(shí)際系統(tǒng)相角裕度在45左右。過低，系統(tǒng)性能差，對參數(shù)變化適應(yīng)力弱；過高，對系統(tǒng)及其組件要求高，實(shí)現(xiàn)困難，動(dòng)態(tài)過程緩慢。一般要求開環(huán)對數(shù)幅頻特性中頻區(qū)斜率為20dB/dec，并占據(jù)一定寬度。過中頻區(qū)后，要求系統(tǒng)幅頻特性迅速衰減，以削弱噪聲的影響。1) 串聯(lián)校正2) 反饋校正3)

4、 前饋校正4) 復(fù)合校正3. 校正方式串聯(lián)校正: 連接在系統(tǒng)誤差測量點(diǎn)之后和控制器之前、串接在系統(tǒng)的前向通道中1) 串聯(lián)校正反饋校正: 連接在系統(tǒng)的局部反饋通道之中2) 反饋校正 前饋校正(順饋校正)，在系統(tǒng)主反饋回路之外采用的校正方式，在系統(tǒng)給定值之后，主反饋?zhàn)饔命c(diǎn)之前的前向通道上。3) 前饋校正 前饋校正的另一種：接在系統(tǒng)可測擾動(dòng)點(diǎn)與誤差測量點(diǎn)之間，對擾動(dòng)信號進(jìn)行直接或間接測量，經(jīng)變換后接入，形成一條對擾動(dòng)進(jìn)行補(bǔ)償?shù)母郊油ǖ?) 前饋校正 復(fù)合校正是在反饋控制回路中加入前饋校正通路。 復(fù)合校正分為兩類：一是按擾動(dòng)補(bǔ)償?shù)膹?fù)合控制形式4) 復(fù)合校正 二是按輸入補(bǔ)償?shù)膹?fù)合控制形式。4) 復(fù)合校正

5、串聯(lián)校正簡單，易實(shí)現(xiàn)。串聯(lián)校正裝置常設(shè)于系統(tǒng)前向通道的能量較低的部位，以減少功率損耗。反饋校正信號從高功率點(diǎn)向低功率點(diǎn)，通常不需有源元件。采用反饋校正還可改造被反饋包圍環(huán)節(jié)的特性，抑制這些環(huán)節(jié)參數(shù)波動(dòng)或非線性因素對系統(tǒng)性能的不良影響。復(fù)合控制對于既要求穩(wěn)態(tài)誤差小，又要求暫態(tài)響應(yīng)平穩(wěn)快速的系統(tǒng)適用。校正方案不是唯一的，需綜合考慮校正裝置的控制規(guī)律：1)比例（P）控制規(guī)律2)比例-微分（PD）控制規(guī)律3)積分（I）控制規(guī)律4)比例-積分（PI）控制規(guī)律5)比例-積分-微分（PID）控制規(guī)律4. 基本控制規(guī)律 具有比例控制規(guī)律的控制器，稱P控制器，其實(shí)質(zhì)是可調(diào)增益放大器。改變增益而不影響相位。在串聯(lián)

6、校正中影響系統(tǒng)開環(huán)增益，從而影響系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差。很少單獨(dú)。1) 比例（P）控制規(guī)律 具有比例微分控制規(guī)律的控制器，稱PD控制器。其輸出信號m(t)與輸入信號e(t)的關(guān)系為為比例系數(shù)，為時(shí)間常數(shù)2) 比例微分（PD）控制規(guī)律 PD控制器中微分控制規(guī)律能反映輸入信號的變化趨勢，產(chǎn)生有效的早期修正信號，從而改善動(dòng)態(tài)性能 用于串連校正時(shí)，可采用使系統(tǒng)增加一個(gè)開環(huán)零點(diǎn)的方式提高系統(tǒng)的相角裕度，改善系統(tǒng)的穩(wěn)定性。式中 為可調(diào)比例系數(shù)。 具有積分控制規(guī)律的控制器，稱為控制器。其輸出信號m(t)與其輸入信號e(t)的關(guān)系為3) 積分（）控制規(guī)律 串聯(lián)校正中，采用控制器可以提高系統(tǒng)的無差度，提高系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能。

7、但使系統(tǒng)增加一個(gè)位于原點(diǎn)的開環(huán)極點(diǎn)，使信號產(chǎn)生90的相角滯后，對系統(tǒng)穩(wěn)定性不利，故很少單獨(dú)使用控制器。3) 積分（）控制規(guī)律 具有比例積分控制規(guī)律的控制器，稱為PI控制器。輸出信號m(t)和輸入信號e(t)的關(guān)系為4) 比例積分（PI）控制規(guī)律 PI控制器相當(dāng)與在系統(tǒng)中增加了一個(gè)位于原點(diǎn)的開環(huán)極點(diǎn)（提高系統(tǒng)型別，消除系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差，改善系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)性能），同時(shí)也增加一個(gè)位于S左半平面的開環(huán)零點(diǎn)（提高系統(tǒng)阻尼程度，緩和PI極點(diǎn)對系統(tǒng)穩(wěn)定型產(chǎn)生的不利影響）。通常，PI控制器主要用來改善系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能 具有比例積分微分控制規(guī)律的控制器，稱為PID控制器。其運(yùn)動(dòng)方程為傳遞函數(shù)為5)比例-積分-微分（PID）控制規(guī)律 PID控制器進(jìn)行串聯(lián)校