自动控制原理-第六章 线性系统的校正方法(1)

G0 s
Y
H s
反馈校正
R
G1(s)

G2(s)
Y
Gc(s)
H(s)
Gr (s)
Rs
E s

Gc (s)

Go (s)
Y s
按参考输入前馈补偿的复合控制
Gn (s)
N s
Rs
Es

Gc (s)

Go (s)
Y s
按扰动前馈补偿的复合控制
6、方案选择
• 技术性能、经济指标、可靠性等方面进行全面比较， 权衡利弊，得到方案。
• 提出合适的性能指标，选择测量元件、执行元件、放 大器等。
系统开环频率特性与系统性能指标密切相关，一般 可以将校正问题归纳为三类： 1、如果系统稳定且有较满意的暂态响应，但稳态
误差太大，这就必须增加低频段的增益来减小 稳态误差，同时保持中、高频特性不变； 2、如系统稳定且有较满意的误差，但其动态性能 较差，则应改变系统的中频段和高频段，以改 变系统的截止频率和相角裕度； 3、如果一个系统的稳态和动态性能均不能令人满 意，就必须增加低频增益，并改变中频段和高 频段。
善系统的稳定性。在串联校正时，可使系统增加一个 1

的开环零点，使系统的相角裕度提高，因此有助于系统动态 性能的改善。
单独用微分也很少，对噪声敏感。
（3）PI控制器
KD= 0
PI实控制施器P伯I控德图制律。相应L的(ω)控/dB制器称作 PD控PI制控器制，器又具叫有比例-积分控-2制0dB器/dec.
ω
传 它递 具函有数前为述：超前校 G正 系c装统(s)的置=稳的UU特定cr((ss性点)) 得：到使
+90uΦr (ω)R1
0
c R0
-∞
+ +
uc ω
改善。= Kp (1+ τ S)
Kp =
R2 R1
τ = R1C
PD控制规律中的微分控制规律能反映输入信号的变化趋势， 产生有效的早期修正信号，以增加系统的阻尼程度，从而改
(1) P控制器
KI=KD=0
L(ω)/dB
传递函数为:
40
Gc (s) = Kp 实K施P>P1控: 制律。
20 0
-20
1
L(ω)
Lc(ω)
ωc
ω’c
3
ω
L0(ω)
相应G0的(s控)幅制频器特称作
Φ(ω)
0
φc(ω)
P控性制曲器线，上又移叫比 -90 相例频控特制性器曲. 线不变 -180
φ0(ω)
0
ω
-90
PID调节器的特点：
（1）PID调节器是一种滞后——超前校正装置。
（2）增加一个极点，提高型别，稳态性能
（3）两个负实零点，动态性能比PI更具优越性 （4）低频段：由于积分环节的作用，大大改善了系统的 稳定性能。
中频段：微分部分的超前校正作用，使γ 增加，ωc 增加。
高频段：微分部分的超前校正作用，使系统的高频 幅值增加，抗高频干扰的能力降低。
相运算位放滞大后器构特成性的，PI积控制器 分传控递制函的数主为要：作用 就 分G作是c 消用(s)除的=强静Kτp差弱1sτ1，取+s1决积
20lgK
0
Φ(ω)
τ1 R2 1
c
u0r R1
-∞
+
-90
+
R0
ω ucω
于K积p =分RR时21 间常τ1 数= R。2C
增加了一个积分环节，可提高型别，减小稳态误差。
6-2 常用校正装置及其特性 1、无源超前校正网络
超前校正网络的电路图如下图所示。图中，U1为 输入信号，U2为输出信号。
4、来自百度文库什么校正？
• 校正装置——为了改善系统性能，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。
5、一般有哪些校正方法？
串联校正
R
Gc (s)
增加一个的开环零点，可减小系统的阻尼程度，缓和PI极 点对系统产生的不利影响。只要积分时间常数足够大，PI控 制器对系统的不利影响可大为减小。
PI控制器主要用来改善控制系统的稳态性能。
（4）PID控制器
其中实：施τ1P=IDR控1C制1 律τ。2=相R应2C的2 控τ制= 器R1称C2作
PI运D算控放制大器器Kp构，=τ成1又+的ττ叫2PI比D控=例R制1-器C积R11+分CR2-2微C2分控制器.
TGDc(=s传ττ)1=1+递τ(τ2τ2函1s+数=1τs)R为R(τ11C2：Cs1+1+R1R)2C2C22 ur R1
R2 c2
-
∞ +
uc
TI =τ1=+τK2p=(1R+1TCI11S++RT2CD 2S)
c1 R0 +
PID控制器的伯德图
L(ω)/dB
0
1
1
ω
Φ(ω) τ 1
τ2
90
具P有ID式PuI控(D中t)控制=Kr制(律tp系)[Te的统1(TTKIt∫e结_数)DDpT(T+0edtt构K—PDd(I)T学eet1Ipt((—)IDG微—∫τt表—)控c)积0—(比微dt分s比制)达τe微分例分u(器时例τ式(分时)t系时d)间—控为G对τ控间积数间o+常象(制sT制常)分常数D项项c数控数(t)d制det(项t)]
φ (ω)
γ
γ'
ω
G穿0越(s)频曲率线↑如，图相位裕量↓，稳态误差↓。
（2）PD控制器 KI = 0
PD控实制施器伯PD德控图 制律。相L应(ω)的/dB控制器称作
PDP控D制控器制，器又是叫一比例-微分20控lgKP制器+2.0dB/dec
种超运算前放校大正器构装成置的。PD控制0器
τ 1 R2
第六章 线性系统的校正方法
6-1 系统设计与校正问题 6-2 常用校正装置及其特性 6-3 串联校正
6-1系统设计与校正问题
1、系统校正
被控对象确定后，根据要求的控制目标，对 控制器的进行设计的过程叫作系统校正。
R

Gc
对象
Y
2、控制目标——性能指标
3、为什么校正？
• 闭环系统有自动控制功能，在一定范围内可以通过调 节增益改变系统性能，但有时不能满足要求。
对应上面三种情况的BODE图：
Lω
Lω
Lω
a)改变低频段


b)改变高频段
c)低中高频段均改变
7、基本控制规律
PID控制器表达式可写成：
PID控制是指对系统的偏差信号e(t)
进行u比(t)例=K、pe积(t)分+K、I ∫微0t e分(τ运)dτ算+K后D，ddet通(t)过线
其性中组合K形p —成比控例制系量数u(t)的TI一—种积控分制时规间律常。数