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2002-09-23 自动控制原理 第1章 自动控制的一般概念 有所为，有所不为。 tf72w@126.com 第6章 控制系统的综合与校正 续 §6.1 校正的基本方式 续 性能指标与要求 续 续2 §6.2 校正装置 超前校正的特性 2. 滞后校正 滞后校正的特性 3. 滞后超前校正 滞后超前校正的特性 4. PID控制器 §6.2 根轨迹综合法举例 续 验证 [例2]： 续 §6.3 频域综合法 2.低频段的设计 [例3]： 验证 [例4]： 续 验证 [例5]： 续 验证 tf72w@126.com 四川理工学院 Sichuan University of Science and Engineering * 系统分析：利用已知系统(结构和参数)，分析系统的动、静态性能及其与参数之间的关系，以便进一步认识事物的运动本质。 系统设计：是系统分析的逆问题。它是根据对系统的要求，选择合适的控制方案与控制结构，计算参数和选择元器件，通过仿真和实验研究，建立起能满足要求的实用系统。 系统综合：是系统设计的一部分。它是仅从控制的观点出发，用数学方法寻找一个能满足技术要求的控制系统。不涉及具体系统的安装、调试、经济性、可靠性、维修等诸多方面。 固有部分：控制系统大体上可划分为受控系统和控制器两大部分。受控系统包括受控对象、执行机构以及检测装置等，是系统的基本部分。其中受控对象是已知的，执行机构和检测装置等是选择的。这部分在设计过程中往往是不变的，称为系统的固有部分。 一般来说，仅由固有部分构成的系统，系统的性能难以满足技术要求，甚至是不稳定的，必须引入附加装置进行校正，这样的附加装置叫校正装置或补偿装置。控制器的重要组成部分就是校正装置，因此综合的主要任务就是设计控制器。具体来说就是，确定系统结构和校正装置的类型以及计算参数等，使满足系统技术性能要求。 控制系统的校正方法主要有： （1）时域法 ：时域法的基本思想是在系统的传递函数基础上增加一定的校正环节，使校正后系统的传递函数在性能上满足时域要求。 （2）根轨迹法 ：在系统中加入校正装置，就是加入了新的开环零、极点，这些新的零、极点将使校正后的闭环根轨迹，也就是闭环极点，向有利于改善系统性能的方向改变，这样可以做到使闭环零、极点重新布置，从而满足闭环系统的性能要求。 （3）频域法 ：主要是应用开环Bode图。它的基本做法是利用恰当的校正装置，配合开环增益的调整，来修改原有的开环系统的Bode图，使得开环系统经校正于增益调整后的Bode图符合性能指标的要求。 由于校正装置加入系统的方式不同，所起的作用不同，名目众多的校正设计问题或动态补偿器设计问题，成了控制理论中一个极其活跃的领域，而且它也是最有实际应用意义的内容之一。本章将介绍系统的串联校正、反馈校正以及复合校正等几种常见的校正方式。 1.串联校正 串联校正简单，易于实现，而且对信号的变换、运算以及参数调整都比较方便，在实际系统中得到广泛的应用。 2.顺馈校正 可用来补偿不稳定零点，与原有环节一起构成合适的传递函数。 4.前馈校正 按干扰进行补偿，遵循不变性原理。 按输入补偿的复合控制系统。称为前馈加反馈的控制结构。 5.复合校正 3.反馈校正 从高功率点往低功率点方向传递信号，一般无须放大器，校正装置所需元件较少。可配置传递函数的零极点。 进行控制系统的校正设计，除了应已知系统不可变部分的特性与参数外，还需要已知对系统提出的全部性能指标。性能指标通常是由使用单位或被控对象的设计制造单位提出的。不同的控制系统对性能指标的要求应有不同的侧重。例如，调速系统对平稳性和稳定精度要求较高，而随动系统则侧重于快速性要求。 性能指标的提出，应符合实际系统的需要与可能。一般说，性能指标不应当比完成给定任务所需要的指标更高。例如，若系统的主要要求是具备较高的稳态工作精度，则不必对系统的动态性能提出不必要的过高要求。 实际系统能具备的各种性能指标，会受到组成元部件的固有误差、非线性特性、能源的功率以及机械强度等各种实际物理条件的制约。如果要求控制系统应具备较快的响应速度，则应考虑系统能够提供的最大