系统校正方法
自动控制系统校正方法介绍
自动控制系统校正方法介绍自动控制系统是指能够根据一定的规律或目标来自动调节和控制系统参数的一种系统。
在实际的应用中，自动控制系统往往会存在一定的误差或不稳定性，因此需要进行校正以提高系统的性能和稳定性。
下面将介绍几种常见的自动控制系统校正方法。
一、比例积分微分（PID）控制方法比例积分微分控制方法是一种基于系统误差的反馈控制方法。
该方法通过调节比例、积分和微分三个功能的权重来调节系统的动态响应和稳态误差。
具体来说，比例控制使得系统能够快速响应，积分控制消除系统的稳态误差，微分控制提高系统的稳定性。
通过合理的选择PID控制器的参数，可以有效地校正自动控制系统。
二、最小二乘法方法最小二乘法是一种通过最小化残差平方和来估计参数的数学方法。
在自动控制系统中，最小二乘法可以用于识别系统的模型参数。
通过采集系统的输入输出数据，然后利用最小二乘法进行拟合，可以得到最佳的模型参数。
这些参数可以用于校正系统，以提高控制系统的性能。
三、系统辨识方法系统辨识是通过选择合适的模型结构和估计参数来描述实际系统的过程。
系统辨识方法可以通过对系统的输入输出数据进行统计分析来估计系统的动态特性。
常见的系统辨识方法包括传递函数法、状态空间法、神经网络法等。
通过对系统进行辨识，可以得到系统的数学模型，并根据模型对系统进行校正。
四、自适应控制方法自适应控制是指根据系统的动态特性和状态变化来调整自动控制系统的控制参数。
自适应控制方法可以通过观察系统的输出和状态变量，来调整控制器的参数，以保持系统的稳定性和性能。
常见的自适应控制方法包括模型参考自适应控制、模型预测控制等。
通过自适应控制方法，可以实时地校正控制系统，并适应系统的动态变化。
总结来说，自动控制系统校正方法包括比例积分微分控制方法、最小二乘法方法、系统辨识方法和自适应控制方法等。
这些方法可以根据系统的需要选择合适的方式来进行校正，以提高自动控制系统的性能和稳定性。
在实际应用中，校正方法的选择应综合考虑系统的特性、校正精度和实施难度等因素。
线性系统校正方法-系统的设计与校正问题
γ 180 G(jωc ) 90 tg1
1 4ζ 4 2ζ 2 tg1
2ζ
2ζ 1 4ζ 4 2ζ 2
ωc ω n 1 4ζ 4 2ζ 2
系统的设计与校正问题
90
60
30
0
0 0.4 0.8
100
1.2 1.6 2.0
0 60
3 Mr
2 Mr
1
p
p
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0
• 稳态特性－－反映了系统稳定后的精度，
• 动态特性－－反映了系统响应的快速性。
• 人们追求的是稳定性强，稳态精度高，动态响应快。
• 不同域中的性能指标的形式又各不相同：
• 1.时域指标：超调量σp、过渡过程时间t s、以及
•
峰值时间tp、上升时间tr等。
• 2.频域指标：（以对数频率特性为例）
• ① 开环：剪切频率ωc、相位裕量r及增益裕量 Kg等。
稳 由运动方程的系数 态 决定。
系统工作点处对应的 取决于系统低频段特
开环根轨迹增益K1越 性，型号数相同，低
大，ess越小。
频段幅值越大，ess越小
动 态
过渡过程时间： ts 最大超调量 ： σP （及tr、tP、td、振 荡次数u等）。
ts越短，σP越小， 动态特性越好。
主要取决于系统主导 主要取决于频率特性中
极点位置。
频段的特性。参数：
主要特性参数：
相位裕量：γ
阻尼比 ： ζ
无阻尼自然频率：ωn 主导极点距虚轴越近 ，系统振荡越厉害。
增益剪切频率：ωc γ越小，振荡越厉害，
ωc越大，响应速度越快
线性系统的校正方法>>系统的设计与校正问题
工程系统校正方案怎么写
工程系统校正方案怎么写一、前言工程系统校正是指在工程实施过程中对系统进行检查、调整和修正，以确保工程系统的正常运行和稳定性。
工程系统校正方案的编制是为了保证工程系统能够达到设计要求，并在系统正常运行期间具有高效率和低故障率。
本方案将对工程系统校正的目的、范围、方法、程序和注意事项进行详细阐述，以期通过科学的校正措施保障工程系统的安全稳定运行。
二、校正目的1. 确保工程系统能够按照设计要求正常运行，达到设定的性能指标；2. 保障工程系统能够在使用寿命内保持高效率、低故障率的运行状态；3. 增强工程系统的可靠性和安全性，减少系统故障和事故发生的可能性；4. 提高工程系统的能源利用效率，减少能源浪费，降低运行成本。
三、校正范围本方案适用于各类工程系统，包括但不限于建筑物电气系统、暖通空调系统、给排水系统、火灾报警系统、安防监控系统等。
针对各类工程系统的不同特点和运行要求，校正范围主要包括以下内容：1. 工程系统设备的检查、调整和测试；2. 系统运行参数的监测、校正和记录；3. 软件系统的更新、升级和优化。
四、校正方法1. 检查与测试校正前，应对工程系统进行全面的检查和测试，了解系统设备的运行状态、参数配置是否符合设计要求，软硬件是否存在异常。
对重要设备和系统部件的性能参数进行测试和记录。
2. 调整与优化根据检查和测试的结果，对系统设备进行必要的调整和优化，如调整设备的参数配置、优化控制策略、清理设备内部或更换易损件等，以保证设备在正常范围内运行。
3. 测试与验证对校正后的系统设备进行再次测试和验证，确保校正效果符合要求，系统能够正常运行和达到设计性能指标。
五、校正程序1. 制定校正计划根据工程系统的实际情况和校正要求，制定详细的校正计划，明确校正的范围、内容、时限和责任。
计划要求包括校正的时间安排、所需人员和物资配置、校正过程中的安全措施等。
2. 实施校正措施根据校正计划，对工程系统设备进行检查、调整和测试，进行设备参数的校正和优化，保证系统设备处于最佳运行状态。
控制系统综合校正的传统方法
5-1 系统校正的概念 5-2 校正环节的硬件实现 5-3 串联校正及其参数的确定 5-4 PID及改进的PID控制 5-5反馈校正 5-6复合校正
2024/10/14
1
5.1 系统校正的概念
5.1.1 校正的概念
控制系统的设计：是根据工艺要求，确定控制系统的 设计方案和结构，合理选择执行机构、功率放大器、检测元 件等组成控制系统。若不满足要求，必须通过调整系统的参 数或增加新的环节使性能得到改善。在系统原有结构上增加 新的环节是改善系统性能的主要手段。
1
T
和1 T
的集合中心点，
利用几何中心点的定义可
m
T
1
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7
R1
ur
C R2
uc
Gc (s)
1 Ts
1 Ts
,
1
m
m arctgT
T
1
arctgT
T
1
arctg arctg 1
sinm sin arctg
cos
arctg
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1
2
3
10
10
10
校正以后的BODE图 Frequency (rad/sec)
4
10
21
确定开环增益K
稳态误差的要求
画出未校正系统的波特图,并求
未校正系统的 开环对数幅频
m 补偿
校正后 校正前
特性在截止频 率处的斜率为
-40dB/dec 5 ~ 10
a 1 sin m 1 sin m
• 如果发现未校正系统的相角裕度即在剪切频率附 近相角变化明显，则不适应于超前校正，应采用 滞后校正（或超前滞后校正）；
第六章 线性系统的校正方法
L(ω)
60 40 20 0.01 0.24 0.1 0.27 1 2.7 10
L(ω)
-900
460
-1800
{
由 得 c ' =12rad / s,因 算 图 ω 而 得
γ = 900 arctg(0.1 c ' ) arctg(0.2ωc ' ) = 27.60 ω
说明未校正系统不稳定，此系统即为截止频率处 相角迅速减小的情况，不宜采用超前校正。
γ "= m + γ (ωc ")
若不满足要求，重选ω 增大， 若不满足要求，重选ωm=ωc”，使ωc”增大， 重复(3)(4) (3)(4)， 0， 重复(3)(4)，若算出 a >> 0，则超前校正已 无能为力，需另选它法。 无能为力，需另选它法。
例6-3.如下系统 要求ess≤0.1(在单位斜坡输入下 如下系统,要求 在单位斜坡输入下), 如下系统 要求 在单位斜坡输入下 开环截止频率ω ”≥4.4rad/s,相角裕度 开环截止频率ωc”≥4.4rad/s,相角裕度 γ”≥450,幅值裕度 幅值裕度h”≥10dB,试设计超前网络 试设计超前网络. 幅值裕度 试设计超前网络
要点：利用超前环节的相位超前特性,使交接频率 要点：利用超前环节的相位超前特性 使交接频率 1/aT 和 1/T 位于穿越频率的两旁，用 m 来补偿系统 位于穿越频率的两旁， 的相位裕量。 的相位裕量。 步骤： 步骤： (1)根据稳态误差要求，确定开环增益 K。 根据稳态误差要求， 。 根据稳态误差要求 (2)计算未校正系统的相角裕度。 计算未校正系统的相角裕度。 计算未校正系统的相角裕度 (3)根据 或设定试探 ωc”的要求，计算超前网络 根据(或设定试探 的要求， 根据 或设定试探) 的要求 的参数a和 。 的参数 和T。 ωc”的选定，一方面要根据系统响应速度来确定， 的选定， 的选定 一方面要根据系统响应速度来确定， 也要根据相角裕度等综合考虑。 也要根据相角裕度等综合考虑。
系统的校正方法
超前校正装置在
机 械 控 制 理 论
10lg a 10lg 4.2 6.2dB
对应的频率
m 9s 1 ，这一频率就是校正后系统的截止频率 c
带宽频率
截止频率 相位裕量 超调量 调节时间
(4 4 1 2 2
2 4 4 1 2 2
100 %
1 2
% e
tS
3.5
n
c t S
7 tg
第六章 系统的校正方法
2、高阶系统频域指标与时域指标
机 械 控 制 理 论
谐振峰值 超调量 调节时间
1
6.17 17.96
1 50 17 5 38
由式(6-37)知
1 sin m 1 sin 38 a 4.2 1 sin m 1 sin 38
第六章 系统的校正方法
m 处的幅值为
据此，在为校正系统的开环对数幅值为 6.2dB
例:某一单位反馈系统的开环传递函数为 G ( s ) 增益裕度
20 lg h
不小于10dB。
机 械 控 制 理 论
解：根据对静态速度误差系数的要求，确定系统的开环增益K。
4K K v lim s 2 K 20 ， K 10 s 0 s ( s 2)
当
K 10
时，未校正系统的开环频率特性为
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。
第六章 系统的校正方法
3、积分（I）控制规律
机 械 控 制 理 论
具有积分（I）控制规律的控制器，称为I控制器。
自动控制原理第六章控制系统的校正
自动控制原理第六章控制系统的校正控制系统的校正是为了保证系统的输出能够准确地跟随参考信号变化而进行的。
它是控制系统运行稳定、可靠的基础，也是实现系统优化性能的重要步骤。
本章主要讨论控制系统的校正方法和常见的校正技术。
一、校正方法1.引导校正：引导校正是通过给系统输入一系列特定的信号，观察系统的输出响应，从而确定系统的参数。
最常用的引导校正方法是阶跃响应法和频率扫描法。
阶跃响应法：即给系统输入一个阶跃信号，观察系统输出的响应曲线。
通过观察输出曲线的形状和响应时间，可以确定系统的参数，如增益、时间常数等。
频率扫描法：即给系统输入一个频率不断变化的信号，观察系统的频率响应曲线。
通过观察响应曲线的峰值、带宽等参数，可以确定系统的参数，如增益、阻尼比等。
2.通用校正：通用校正是利用已知的校准装置，通过对系统进行全面的测试和调整，使系统能够输出符合要求的信号。
通用校正的步骤通常包括系统的全面测试、参数的调整和校准装置的校准。
二、校正技术1.PID控制器的校正PID控制器是最常用的控制器之一，它由比例、积分和微分三个部分组成。
PID控制器的校正主要包括参数的选择和调整。
参数选择：比例参数决定控制系统的响应速度和稳定性，积分参数决定系统对稳态误差的响应能力，微分参数决定系统对突变干扰的响应能力。
选择合适的参数可以使系统具有较好的稳定性和性能。
参数调整：通过参数调整，可以进一步改善系统的性能。
常见的参数调整方法有经验法、试错法和优化算法等。
2.校正装置的使用校正装置是进行控制系统校正的重要工具，常见的校正装置有标准电压源、标准电阻箱、标准电流源等。
标准电压源：用于产生已知精度的参考电压，可以用来校正控制系统的电压测量装置。
标准电阻箱：用于产生已知精度的电阻，可以用来校正控制系统的电流测量装置。
标准电流源：用于产生已知精度的电流，可以用来校正控制系统的电流测量装置。
校正装置的使用可以提高系统的测量精度和控制精度，保证系统的稳定性和可靠性。
工程系统校正方案有哪些
工程系统校正方案有哪些一、引言工程系统校正是指对于已经建造完成的工程系统进行调试、测试和优化，以确保系统的正常运行和高效性能。
工程系统包括了建筑物内的水电气设备、通风空调设备、照明系统等各种设备。
为了保证建筑物的正常运行和使用，需要对这些设备进行校正和优化。
本文将针对工程系统校正的相关内容进行详细的介绍，并在实际操作中提出一些可行的校正方案，以期对工程系统校正工作的实际操作提供一些帮助。
二、校正前的准备工作1. 准备校正的设备和工具：在进行工程系统校正之前，需要准备一些专业的测试仪器和工具，如电压表、电流表、压力表、温度计等。
这些设备和工具将用于对工程系统进行调试和测试。
2. 获取相关的资料和信息：在校正之前，需要对建筑物的设计图纸、安装图纸、设备运行手册等进行详细了解和熟悉。
这些资料和信息将对校正工作起到重要的指导作用。
3. 工程系统的检查和评估：在进行校正之前，需要对工程系统进行详细的检查和评估。
这包括对设备的状态、运行情况、故障情况等进行全面的了解。
三、校正方案的制定1. 根据工程系统的实际情况，确定校正的具体内容和范围。
校正的具体内容可以包括电气系统的电压电流测量、设备的功率消耗测试、通风系统的风速压力测试等。
2. 根据工程系统的实际情况，确定校正的时间和工作进程。
校正的时间可以根据建筑物的使用情况和设备的运行情况进行合理安排，以便最大限度地减少对建筑物的影响。
3. 根据工程系统的实际情况，确定校正的具体要求和标准。
校正的要求和标准可以根据建筑物的使用要求和设备的规定要求进行制定，以便确保校正工作的质量和效果。
四、校正方案的实施1. 按照校正方案的要求，对工程系统进行详细的检查和测试。
对于电气系统，可以通过测试仪器对电压、电流和功率进行测量，对设备的运行情况进行评估。
对于通风系统，可以通过测试仪器对风速、风压进行测量，对设备的运行情况进行评估。
2. 根据校正方案的要求，对工程系统进行详细的调试和优化。
控制系统校正技巧
控制系统校正技巧控制系统的校正是确保其性能和准确性的关键步骤。
在工业和自动化领域中，控制系统的稳定性和精度对于操作和监控过程至关重要。
本文将介绍一些控制系统校正的技巧，以帮助确保系统的可靠性和可操作性。
1. 定义校正目标在进行控制系统校正之前，明确定义校正目标非常重要。
校正目标可以根据系统的特定需求和要求来确定。
例如，校正目标可以是确保输出信号精确度在某个特定范围内，或者是对系统进行故障诊断和调试。
2. 确定校正方法根据系统的类型和校正目标，选择合适的校正方法。
常见的校正方法包括手动校正和自动校正。
手动校正通常需要人工干预和调整，而自动校正可以通过仪器和软件来实现，提高效率和准确性。
3. 测量和分析在进行校正之前，需要先测量和分析系统的输出信号。
使用传感器和仪器来获取系统的实际输出值，并将其与理论或期望值进行比较。
通过分析测量结果，可以确定系统是否需要校正调整以及调整的幅度。
4. 调整参数校正的一种常见方法是通过调整系统的参数来实现。
参数调整可以分为两种方式，即开环和闭环调整。
开环调整是在测量信号的基础上直接调整系统参数，而闭环调整则是反馈控制，根据实际输出调整系统参数。
根据实际情况选择合适的调整方式，并依据测量结果进行适当的参数调整。
5. 验证和记录校正过程完成后，需要进行验证和记录。
验证校正的结果，确保系统输出符合预期并满足校正目标。
记录校正的详细信息，包括校正方法、参数调整值、测量结果等。
这些记录对于未来的维护和调试非常有用，并可作为参考。
6. 定期维护控制系统的校正不应该只是一次性的任务，而应该是一个定期维护的过程。
随着时间的推移，系统的参数和性能可能会发生变化，因此定期校正和调整是保持系统准确性和稳定性的关键。
制定维护计划，并按照计划执行校正和调整。
结论控制系统校正是确保系统性能和准确性的必要步骤。
通过明确校正目标、选择合适的校正方法、测量和分析、调整参数、验证和记录以及定期维护，可以保证控制系统的可靠性和稳定性。
控制系统的校正与调节方法
控制系统的校正与调节方法一、引言控制系统的校正与调节方法是现代工程领域中重要的技术问题。
在制造和工业生产过程中，控制系统的准确性和性能稳定性对于提高生产效率和产品质量至关重要。
本文将介绍控制系统的校正与调节方法，以帮助读者更好地理解和应用控制系统技术。
二、控制系统的校正方法1. 传感器校正传感器是控制系统中的关键部件，其准确性和稳定性对整个系统的控制效果有着重要影响。
传感器校正是指通过对传感器进行实验或者理论推导，调整其输出信号以使之达到预期的准确性。
常见的传感器校正方法包括零点校正、放大倍数校正和线性度校正等。
2. 信号处理器的校正信号处理器用于处理从传感器获取的信号，将其转化为系统所需的控制信号。
为确保信号处理器的准确性和可靠性，有必要进行校正。
常见的信号处理器校正方法包括电压校准、频率校准和相位校准等。
三、控制系统的调节方法1. 反馈控制调节反馈控制调节是指根据系统输出信号与期望信号之间的差异，通过控制器对系统进行调节的方法。
该方法在工程领域被广泛应用，可以有效地改善系统的稳定性和动态性能。
常见的反馈控制调节方法包括比例控制、积分控制和微分控制等。
2. 前馈控制调节前馈控制调节是一种预先根据系统模型设计的控制器，通过输入信号的预测值来实现对系统的调节。
与反馈控制调节相比，前馈控制调节更快速、精确，适用于对系统动态特性要求较高的场景。
常见的前馈控制调节方法包括前馈增益调节和前馈补偿调节等。
3. 模糊控制调节模糊控制调节是一种利用模糊逻辑推理来实现对系统的调节的方法。
相较于传统的控制方法，模糊控制调节更适用于复杂、非线性的控制系统，能够提高系统的稳定性和鲁棒性。
常见的模糊控制调节方法包括模糊推理规则的设计和隶属度函数的确定等。
四、结论控制系统的校正与调节方法是实现高效、稳定控制的关键环节。
通过对传感器和信号处理器的校正，可以确保控制系统的准确性和可靠性。
同时，选择合适的调节方法，如反馈控制调节、前馈控制调节和模糊控制调节等，可根据系统需求来提高控制的性能指标。
控制系统校正方法
控制系统校正方法控制系统校正方法是一种关键的技术，用于提高系统性能、确保系统稳定性和精度。
在不同的控制系统中，校正方法可能会有所不同，但其基本原理和步骤是相似的。
本文将探讨几种常见的控制系统校正方法，包括开环校正、闭环校正和模型参考自适应控制。
1. 开环校正开环校正是一种最基本的校正方法，其原理是通过在系统输入上施加一系列的测试信号，并记录系统输出。
通过分析输入输出数据，可以获取系统的传递函数或频率响应，并进行参数调整。
开环校正方法适用于线性系统，但往往忽略了系统中的不确定性和干扰。
2. 闭环校正闭环校正是一种常用的校正方法，其通过反馈控制来校正系统。
在闭环校正过程中，系统的输出与期望输出进行比较，并通过调整控制器参数来减小误差。
闭环校正方法可以提高系统的稳定性和鲁棒性，但可能需要花费较长的时间和精力来调整控制器参数。
3. 模型参考自适应控制模型参考自适应控制是一种高级的校正方法，它通过建立一个参考模型来校正系统。
参考模型通常是理想的期望输出模型，通过与系统输出进行比较，不断调整控制器参数以达到校正的目的。
模型参考自适应控制方法适用于非线性系统和存在不确定性的系统，能够提供更好的系统性能和适应性。
4. 系统辨识系统辨识是一种用于校正的重要技术，它通过对系统进行实验观测，获得系统的数学模型。
根据获得的模型，可以设计和调整控制器参数，从而实现系统的校正。
系统辨识可以基于频域和时域的方法，适用于线性和非线性系统。
5. 自适应控制自适应控制是一种能够根据系统状态和环境变化自动调整参数的控制方法。
在自适应控制中，控制器的参数通过在线学习和优化算法进行自适应调整。
自适应控制方法适用于复杂的系统和存在变化的工作环境，能够提供更好的控制性能和鲁棒性。
结论控制系统校正是确保系统性能和精度的关键步骤。
本文介绍了几种常见的校正方法，包括开环校正、闭环校正、模型参考自适应控制、系统辨识和自适应控制。
在实际应用中，根据系统特性和需求，可以选择合适的校正方法或结合多种方法进行校正，以提高控制系统的性能和鲁棒性。
自动控制系统校正方法介绍
其Wc=13.2 。 取Kc=1，所以其低频渐近线为零分贝线。频渐近线为+20dB/dec斜直线，其交点（交接频率）为w=1/τ=1/0.2=5rad/s。其相位曲线为0→+90的曲线（相位超前）。此为稳定系统。此时w1=35rad/s。
以上分析表明，比例微分环节与系统固有部分的大惯性环节的作用相消了。这样，系统由原来的一个积他和二个惯性环节变成一个积分和一个惯性环节。
其校正装置Gs=K(τs+1)，为了更清楚地说明相位超前校正对系统性能的影响，这里取Kc=1（为避开增益改变对系统性能的影响,）同时为简化起见，这里的微分时间常数取τ=T= 0.2s,这样，系统的开环传递函数为：
由上述的图像分析可知： ①在低频段，由调节器积分部分的作用，L(w)斜率增加了-20dB/dec， 系统增加了一阶无静差度（由一阶无静差变为二阶无静差），从而显著地 改善了系统的稳态性能。 ②在中频段，由于调节器微分部分的作用（进行相位超前校正），使 系统的相位裕量增加，这意味着超调量减小，振荡次数减少，从而改善了 系统动态性能（相对稳定性）。 ③在高频段，由于微分部分的影响，使高频增益有所增加，会降低 系统的抗高频干扰的能力。 综上所述，比例积分微分校正兼顾了系统稳态性能和动态性能的改善， 因此在要求较高的场合（或系统已含有积分环节的系统），系统的动态响 应性能和稳定性能都有所提高。
其L(w)水平部分的高度为20lgkc=20lg1.3=2.3dB，低频段的斜率为-20dB/dec。PI调节器的对数相频特性为由-90→0的曲线。穿越频率wc′=13rads,相位裕量r′=65
第六章_线性系统的校正方法
中频区
0 ~ M
噪声信号主要作用的频带为：
1 ~ n
而且使
1 ~ n
b (5 ~ 10) M
处于
0 ~ b 之外。
0
M
1
n
b
第一节 系统的设计与校正问题 三、 校正方式 串联校正、反馈校正、前馈校正、复合校正 1、串联校正与反馈校正
R( s )
N (s)
(Ta s 1)( T20 1)a b s log Gc ( s) , (T1s 1 Ts ()( Ta 1)1) 2s 网络的滞后 T1T2 TaTb , ( aTa s 1) 部分： T1 T2 Ta Tb Tab
a
T2 1 T1 Ta , , T1 Tb a Tb T1 aTa , T2 a (Ta s 1) (Tb s 1) Gc ( s) , (aTa s 1) Tb ( s 1) a
1 4 2
4
2
第一节 系统的设计与校正问题 相角裕度
arctg
2 1 4 4 2 2
1 2
超调量
% e
ts
100%
调节时间
3.5
n
7 c t s tg
第一节 系统的设计与校正问题 二、 系统带宽的确定
一般要求系统的稳定裕度在45o左右 的斜率为-20dB/dec
2
第三节 串联校正
2．超前校正装置的设计
超前校正是利用相位超前特性来增加系 统的相角稳定裕量，利用幅频特性曲线的正斜 率段增加系统的穿越频率。从而改善系统的平 稳性和快速性。为此，要求校正装臵的最大超 前角出现在系统校正后的穿越频率处。
控制系统校正优化
控制系统校正优化在现代科技和工业领域中，控制系统的校正优化是确保产品和设备正常运行的关键步骤。
控制系统校正优化是指调整和改进系统的控制参数，以实现更高的性能和稳定性。
本文将探讨控制系统校正优化的重要性、常见的校正方法以及校正优化的实际应用。
一、控制系统校正优化的重要性控制系统的校正优化对于确保系统的稳定性和可靠性至关重要。
通过适当的校正优化，可以提高系统的性能，优化设备和产品的生产流程，降低能源消耗，提高生产效率。
此外，控制系统校正优化还可以提高系统的响应速度和吞吐量，提供更准确的控制和监测，降低故障率和维修成本。
二、常见的控制系统校正方法1. PID校正法PID（比例-积分-微分）校正法是一种常用的控制系统校正方法。
它通过调整比例系数、积分时间和微分时间来优化系统的控制效果。
PID 校正法常用于反馈控制系统，可以通过监测系统的输出和输入信号，自动调整控制参数，使系统更加稳定和精确。
2. 模型预测控制法模型预测控制法是一种基于系统数学模型的优化方法。
它通过建立系统的数学模型，并使用模型对未来的系统行为进行预测，从而优化系统的控制策略。
模型预测控制法可以实现对系统的在线优化，提高系统的响应速度和控制精度。
3. 最优控制法最优控制法是一种以最小化系统性能指标为目标的优化方法。
它通过数学优化算法，寻找使系统性能最优化的控制策略。
最优控制法可以在满足系统约束条件的前提下，最大程度地提高系统的性能和效率。
三、控制系统校正优化的实际应用控制系统校正优化在许多领域中得到了广泛的应用。
以下是一些实际应用的示例：1. 工业自动化在工业生产中，控制系统的校正优化可以改善生产过程中的稳定性和性能，提高生产效率和质量。
例如，在汽车制造业中，通过对生产线控制系统的校正优化，可以有效地提高生产线的运行效率和产品的质量。
2. 航空航天在航空航天领域，控制系统的校正优化对于飞机的飞行稳定性和安全性至关重要。
通过对飞机的自动控制系统进行校正优化，可以提高飞机的操纵性和飞行性能，优化飞行过程中的燃油消耗和飞行安全。
自动控制系统校正方法
自动控制系统校正方法
下面将介绍几种常见的自动控制系统校正方法：
1.基于试探法的校正方法：
这种方法通过对控制系统进行试探性的扰动，观察系统的响应来确定
调整参数的大小和方向。
常见的方法有阶跃响应法和斜坡响应法。
阶跃响
应法通过输入一个阶跃信号，观察系统的输出响应，调整参数使输出尽快
收敛到期望值。
斜坡响应法则是通过输入一个斜坡信号，观察系统的输出
响应的斜率，根据斜率的大小和方向调整参数。
2.基于频域分析的校正方法：
这种方法使用频域分析工具来分析系统的幅频特性，从而得到系统的
频率响应函数，进而调整参数使得系统的频率响应函数与期望值尽量接近。
其中最常见的方法是根轨迹法和频率响应曲线法。
根轨迹法通过画出系统
的根轨迹图来分析系统的稳定性和性能，进而调整参数。
频率响应曲线法
通过绘制系统的幅频特性曲线，观察曲线的形状、幅值和相位信息，从而
调整参数。
3.基于模型预测的校正方法：
这种方法通过建立系统的数学模型来进行系统的校正。
常见的方法有
最小二乘法和极大似然法。
最小二乘法通过最小化实际输出与期望输出之
间的平方误差来调整参数。
极大似然法则是通过最大化实际输出的似然函
数来调整参数，从而使系统的输出尽可能接近期望输出。
需要注意的是，不同的自动控制系统校正方法适用于不同的系统和控
制目标。
在进行校正时，需要根据实际情况选择合适的方法，并根据实际
测试结果进行调整和优化。
此外，校正过程中还需考虑系统的非线性特性、外界干扰和噪声等因素的影响，以实现系统的更好性能。
控制系统的基本校正方法
控制系统的基本校正方法控制系统的基本校正方法是为了使系统的输出与期望输出尽可能一致，从而提高系统的稳定性和性能。
在控制系统设计中，校正方法是非常重要的环节，下面将从系统标定、反馈控制、前馈控制等方面介绍控制系统的基本校正方法。
1. 系统标定系统标定是指通过实验方法获得系统的数学模型或者一些重要参数的过程。
常用的标定方法有阶跃响应法、频率响应法和脉冲响应法等。
其中，阶跃响应法通过输入一个阶跃信号，观察系统的输出响应，从而得到系统的传递函数；频率响应法通过输入不同频率的正弦信号，测量系统的幅频特性和相频特性，从而得到系统的频率响应；脉冲响应法通过输入一个脉冲信号，观察系统的输出响应，从而得到系统的脉冲响应。
2. 反馈控制反馈控制是指根据系统的输出信息对系统进行校正的方法。
在反馈控制中，系统的输出被采集并与期望输出进行比较，根据比较结果来调整系统的控制信号。
常用的反馈控制方法有比例控制、积分控制和微分控制等。
比例控制是根据误差的大小直接调整控制量的方法；积分控制是根据误差的累积值来调整控制量的方法；微分控制是根据误差的变化率来调整控制量的方法。
这些控制方法可以单独使用，也可以组合使用，以实现更好的校正效果。
3. 前馈控制前馈控制是指在控制系统中引入预测模型，通过预测系统的未来输出来调整控制量的方法。
前馈控制可以提前消除系统的干扰或者滞后响应，从而使系统的输出更加接近期望输出。
常用的前馈控制方法有比例前馈、积分前馈和动态前馈等。
比例前馈根据误差的大小调整前馈量；积分前馈根据误差的累积值调整前馈量；动态前馈根据系统的动态特性调整前馈量。
前馈控制可以与反馈控制结合使用，以实现更好的系统校正效果。
4. 系统辨识系统辨识是指通过实验数据或者观测数据来推断系统的模型或者参数的过程。
系统辨识可以基于经验模型，也可以基于物理模型。
常用的系统辨识方法有参数辨识、非参数辨识和基于神经网络的辨识等。
参数辨识通过寻找最优参数来拟合系统的数学模型；非参数辨识通过寻找系统的频率响应函数或者冲激响应函数来描述系统的特性；基于神经网络的辨识通过训练神经网络来拟合系统的输入输出关系。
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基本要求
• 给出开环传递函数会作根轨迹图并做必要的计算 • 能利用根轨迹判断闭环系统稳定性 • 分析增加零、极点后根轨迹的变化（以及相应的 稳定性、瞬态性能的变化）
奈奎斯特稳定性判据
\ 奈奎斯特稳定性判据的应用（以Nyquist图为主） \ 稳定裕度的概念及其计算
基本要求
• 给出开环传递函数会作Nyquist图并会求与实轴的 交点 • 能利用Nyquist图判断闭环系统稳定性，右半平面 极点数（有开环积分环节，时延系统） • 根据稳定性要求确定参数（开环增益）范围 • 会计算幅值稳定裕度和相角稳定裕度
q2 =
h R
e(t ) = H − h(t )
q1 (t ) = Ke(t )
C
dh(t ) h(t ) + = Ke(t ) + d (t ) dt R
第4章 内容和要求
稳定性的概念 输入-输出（模型）稳定性的条件
\ 连续时间系统 \ 离散时间系统
2 线性一阶离散控制系统的方程为：
y ( k + 1) = ay ( k ) − Ku ( k ),
习题1.5
习题1.5
送料 速度 压辊
张力给定 比较电路
偏差 放大 电动机
转速 卷料桶
张力
吊辊
某恒速控制系统原理如图所示。试回答下列问题： （1）简述系统的工作原理，指明哪部分是按偏差进行的反馈 控制，哪部分是按扰动进行的顺馈控制。 （2）标出a,b之间、c,d之间、以及e,f之间电位差的正负极性。
下列关于线性定常系统稳定性和稳态误差的说法中，正确的 是： （1）某系统在单位阶跃输入下稳态误差为无穷大，则该系统 一定不是渐近稳定的。 （2）某系统在单位斜坡输入下稳态误差为无穷大，则该系统 一定不是渐近稳定的。 （3）某系统在单位加速度输入下稳态误差为无穷大，则该系 统一定不是渐近稳定的。 （4）由终值定理可证明，任何稳定系统在正弦信号输入下稳 态误差都为零。 (1)
系统校正
如何通过改变 根轨迹来校正瞬态 和稳态性能
如何通过改变 开环频率特性来校正 瞬态和稳态性能
时域方法
频域方法
系统线索
线性化 非线性系统 线性系统
连续时间系统
采样系统
各章内容和要求
第1章 内容
自动控制系统的构成
\反馈控制 \顺馈控制
控制系统分类 典型测试信号
基本要求
• 对常见控制系统（简单机械系统、电路系统、电机控 制系统、液位系统）能画出结构框图。 • 能区分系统中的参考输入和扰动输入。 • 能分析反馈控制系统、复合控制系统（含前馈）的控 制原理，指出哪些反馈控制，哪些是前馈控制。 • 能根据系统控制原理，正确标出系统（特别是电路部 分）的连接极性（正、负）。
x(t )
+
u (t )
R
L
k1
m1 m2
k2
F
f
-
反电动势
e = k3 dx / dt
电磁力
F = k 4i (t )
求输入u(t)到输出x(t)的传递函数
例5.12
比例控制器
Q1 + q1 (t ) h(t )
扰动D0
H C
h(t )
液阻 R
Q2 + q2 (t )
C
dh(t ) = q1 (t ) + d (t ) − q 2 (t ) dt
信号流图和梅森公式
频率特性
\ 定义和含义 \ 图示方法：Nyquist图和Bode图 \ 典型环节的频率特性图
根据折线对数频率特性 求传递函数
采样系统
\ 采样和保持（零阶保持器） \ 差分方程和脉冲传递函数
根据框图求脉冲传递函数 或输出的z变换
（在需要的情况下， z变换公式试卷会给出）
计算采样系统的开环 或闭环脉冲传递函数
复习
内容线索
绪论 第1章
系统模型
第2章 稳定性 第4章
系统分析
瞬态性能 第5章 稳态性能 第6章
系统校正
方法线索
模型
传递函数频率特Biblioteka 函数稳定性代数判据
根轨迹方法
奈奎斯特方法
伯德图方法
瞬态和 稳态性能
极点位置与 瞬态性能的关系
根轨迹增益与 稳态性能的关系
低频特性与 稳态性能 的关系
中频特性与 瞬态性能 的关系
例题 设开环传递函数
K (0.33s + 1) G0 ( s ) = s ( s − 1)
求使闭环系统稳定的 K 的范围。
方法1：劳斯判据
开环传递函数 闭环特征方程： 劳斯表：
G0 ( s ) =
K (0.33s + 1) s ( s − 1)
s 2 + (0.33K − 1) s + K = 0 1 0.33K − 1 K K
若控制信号采用如下迭代形式：
a > 1, K > 0
u (k ) = Ru ( k − 1) + y ( k ) − y ( k − 1).
闭环特征方程为：
( z − a )( z − R ) + K ( z − 1) = 0.
K ( z − 1) 1+ = 0. ( z − a )( z − R )
在如图所示的装置中，设小车的位移 x(t ) 为输入量， 车上可移动物体（质量为 m ）的位移 y (t ) 为输出量， 求传递函数。（轮子的滑动摩擦忽略不计）
x(t )
k
m
f
y (t )
x(t )
k
m
f
y (t )
d2y dy dx m 2 = − f ( − ) − k ( y − x) dt dt dt d2y dy dx m 2 +f + ky = f + kx dt dt dt G ( s ) = ( fs + k ) /( ms 2 + fs + ky )
K >3
0+
−1
K (0.33jω + 1) G0 ( jω ) = jω ( jω − 1) K (0.33jω + 1)(− jω )(−1 − jω ) = ω 2 (1 + ω 2 ) ⎡ −1.33ω 2 j(ω − 0.33ω 3 ) ⎤ =K⎢ 2 + ⎥ 2 () ⎣ ω (1 + ω ) ⎦ 令 ω − 0.33ω 3 =0 得
+
他励直流 电动机 测速发电机 负载
放大器
R1
a
u0
+
b
e uf
-
R2
Ω
R3
Ω
c uc d f
-
第2章 内容和要求
运动方程
\ 简单机械系统、 \ 电路系统、 \ 电机控制系统、 \ 液位系统
物理系统的运动方程 线性化 传递函数和框图 利用框图求传递函数
传递函数
\ 典型环节 \ 系统连接 \ 框图化简
代数判据
\ 劳斯-霍尔维茨判据 \ 保证稳定性的参数范围 \ 相对稳定性 \ 离散时间系统稳定性判别
双线性变换 朱利判据
基本要求
• • • • 熟练掌握劳斯判据 稳定与临界稳定及其判别 根据稳定性或相对稳定性要求确定参数范围 求采样系统的闭环特征方程并判断其稳定性
根轨迹
\根轨迹的概念 \幅角条件和幅值条件 \根轨迹作图规则