【導讀】控制系統(tǒng)校正的一般概念。了解三種串聯(lián)校正的特點和適用范圍，掌握基本。理解和掌握反饋校正的設計思想和校正步驟；在系統(tǒng)分析的基礎上，根據(jù)生產(chǎn)工藝的要求來設計一個系統(tǒng)，使各項性能指標滿足預期的要求。校正，稱之為校正裝置。就是通常所說的控制系統(tǒng)的綜合問題。特點：1、可抑制系統(tǒng)參數(shù)波動及非線性因素的影響。由輸入直接去校正系統(tǒng)，故稱為前饋校正。前饋校正的目的：通常用來降低系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差。閉環(huán)特征方程式。其他校正方式結合應用而構成復合控制系統(tǒng)，具有微分控制作用的控制器稱為微分控制器，哪個環(huán)節(jié)時間常數(shù)大，距虛軸越近，影響越大！不能太大，否則衰減十分嚴重，一般取。系統(tǒng)的相位裕量，從而改善系統(tǒng)動態(tài)品質(zhì)。越頻率處,即ωc=ωmax。裕量,確定校正裝置傳遞函數(shù)。可計算出放大系數(shù)K=100。v為保證不變，不改變低頻段特性，采用串聯(lián)超前校正K

　　

【正文】 4）求校正裝置 由 Bode圖可求得： ? ?121 ,csKKsW s s????????則有 : 2 1 , 150ccKK??????? ? 10. 115 0 17. 5cKsWss????????(3) 校驗 2020/9/16 第六章控制系統(tǒng)的校正與綜合 95 12200 1KK??可 得 ? ? 10. 115 0 17. 5cKsWss????????? ? ? ? 1cc TsR C W s W s Ts ?若 選 擇 網(wǎng) 絡 實 現(xiàn) ， 由 于 ＝2020/9/16 第六章控制系統(tǒng)的校正與綜合 96 ? ?1 0 0 ,55jj?????? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ?2121210 1 1150 1150 1 1 1200150 1 1 1/ 1 1 1cK K sW s W ssssK K ssssssssssss???? ??????????? ? ????????? ? ????????? ? ?????（ 5）校驗小閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性 小閉環(huán)系統(tǒng)的開環(huán)傳函為： 小閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定。 2020/9/16 第六章控制系統(tǒng)的校正與綜合 97 ?考慮到小閉環(huán)的穩(wěn)定性，一般被反饋校正所包圍部分的階次最好不超過二階，以免小閉環(huán)產(chǎn)生不穩(wěn)定。 2020/9/16 第六章控制系統(tǒng)的校正與綜合 98 目的：前饋校正提高穩(wěn)態(tài)精度 手段：采用復合控制。 前饋校正 反饋校正只改變系統(tǒng)中頻段特性，不改變低、高頻 段特性 前饋控制＋反饋控制 2020/9/16 第六章控制系統(tǒng)的校正與綜合 99 ? 按擾動補償 ? 按輸入補償 復合控制分成兩類： 2020/9/16 第六章控制系統(tǒng)的校正與綜合 100 理想情況：希望 的引入 使擾動 不影響輸出。 1. 按擾動補償 復合控制： ? ?nWs??nt擾動對輸出的傳函： ? ?? ?? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ?2 1 21201 nC s W s W s W s W sN s W s W s????? ? ? ? ? ? ? ?2 1 2 0nW s W s W s W s?? ? ? ? ?11nWs Ws?按擾動的全補償條件 2020/9/16 第六章控制系統(tǒng)的校正與綜合 101 實際上存在有三個困難： （ l）要求擾動是可測的． （ 2）要求系統(tǒng)原有部分的數(shù)學模型 能準確 地獲得，并且在運行過程中不發(fā)生變化。 ? ?1Ws? ?nWs（ 3） 的具體實現(xiàn)上也會發(fā)生困難。 2020/9/16 第六章控制系統(tǒng)的校正與綜合 102 通過對輸入補償?shù)那梆佇Ｕb置 的設計使得輸出能更好地跟蹤輸 入的變化。 2. 按輸入補償 復合控制： ? ?bcWs閉環(huán)傳函： ? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ?121211 bcB W s W s W sCsWs R s W s W s?? ? ??全補償條件 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?1 2 2 2 11bcW s W s W s W s W s W s? ? ?? ? ? ?21bcW s W s?2020/9/16 第六章控制系統(tǒng)的校正與綜合 103 例 66 設控制對象的傳遞函數(shù)為 設計校正裝置，要求滿足下列指標： ? ?2 5110Ws ss????????(1) (2)當 時，系統(tǒng)開環(huán)對數(shù)頻率特性不應有斜率超過 40dB／十倍頻的線段； (3)在 的頻率范圍內(nèi)，穩(wěn)態(tài)誤差小于 2％； (4) (5) 如需要前饋校正時，要接在控制對象的輸入端。 1 0 0。vK ?? ? 45c?? ??c?? ?5??2020/9/16 第六章控制系統(tǒng)的校正與綜合 104 解： （ 1） 確定 串聯(lián) 校正裝置使之盡量滿足除穩(wěn)態(tài)誤差外的所有其余指標。 校正后系統(tǒng) Bode圖如下圖所示。 串聯(lián)校正前 串聯(lián)校正后 ? ?2 20 5110Wsss?????????? ?220 1 158 101 1 11. 6 50 10ssWss s ss? ? ? ???? ? ? ?? ? ? ?? ??? ? ? ? ? ?? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?2020/9/16 第六章控制系統(tǒng)的校正與綜合 105 加入前饋校正后的系統(tǒng)結構圖如下： ? ?1Ws? ?2Ws2020/9/16 第六章控制系統(tǒng)的校正與綜合 106 前饋校正環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)為： ? ? 211051100cssWss???????????????：實 際 選 擇? ? ? ?211 105cssWsWs?????????：理 論 上 選 擇（ 2）確定前饋校正裝置 ? ?cWs2020/9/16 第六章控制系統(tǒng)的校正與綜合 107 （ 3）校驗： 5??由 可得 ? ? ? ?? ? ? ?1211rE s X s W s W s????????? ? ? ? 71 521 ?? ???? jWjW? ? ? ? ? ?1 0 .1 47rrE j X j X j? ? ???故在 的穩(wěn)態(tài)誤差近似為 14％，不滿足指標要求。 5??未加前饋校正時 2020/9/16 第六章控制系統(tǒng)的校正與綜合 108 加入時前饋校正裝置后 時 5??由 可得 ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ?????????sWsWsWsWsXsE cr21211? ? ? ? 71 521 ?? ???? jWjW? ? ? ? 52 ?? ???? jWjW c? ? ? ? ? ???? jXjXjE rr ??故在 的穩(wěn)態(tài)誤差近似為 ％，滿足指標要求。 5??2020/9/16 第六章控制系統(tǒng)的校正與綜合 109 小 結 1. 控制系統(tǒng)的校正是古典控制論中最接近生產(chǎn)實際的內(nèi)容之一。需校正的控制系統(tǒng)往往來源于各個領域，故校正問題是關系到能否解決實際問題的關鍵。掌握好必要的理論方法，積累更多的經(jīng)驗，將有助于知識在生產(chǎn)實踐中的轉(zhuǎn)化。 2. 串聯(lián)校正是應用最為廣泛的校正方法，它利用在閉環(huán)系統(tǒng)的前向通道上加入合適的校正裝置，并按頻域指標改善波德圖的形狀，達到并滿足控制系統(tǒng)對性能指標的要求。 2020/9/16 第六章控制系統(tǒng)的校正與綜合 110 小 結 3. 并聯(lián)校正是另外一種常用的校正方法，它除了可獲得與串聯(lián)校正相似的效果外，還可改變被其包圍的被控對象的特性，特別是在一定程度上抵消了參數(shù)波動對系統(tǒng)的影響。但一般它要比串聯(lián)校正略顯復雜。 4. 前饋校正是一種利用擾動或輸入進行補償?shù)霓k法來提高系統(tǒng)的 穩(wěn)態(tài) 性能。尤其重要的是將其與反饋控制結合，組成復合控制，將進一步改善系統(tǒng)的性能。 2020/9/16 第六章控制系統(tǒng)的校正與綜合 111 小 結 總之，控制系統(tǒng)的校正及綜合是具有一定創(chuàng)造性的工作，對控制方法和校正裝置的選擇，不應局限于課本中的知識，要在實踐中不斷積累和創(chuàng)新。 2020/9/16 第六章控制系統(tǒng)的校正與綜合 112 作 業(yè) 綠皮： P218 61， 62， 64 紅皮： P318 61～ 610， 611， 612， 614 2020/9/16 第六章控制系統(tǒng)的校正與綜合 113 END 2020/9/16 第六章控制系統(tǒng)的校正與綜合 114 練習題 一、 一單位負反饋最小相位系統(tǒng)的開環(huán)對數(shù)幅頻特性 如圖，其中虛線為校正前特性，實線為加入串聯(lián) 校正后的特性。 試寫出串聯(lián)校正裝置的傳遞函數(shù)； 試求串聯(lián)校正后系統(tǒng)的幅值裕量，確定使閉環(huán)系 統(tǒng)穩(wěn)定時的開環(huán)放大系數(shù) K的取值范圍。 2020/9/16 第六章控制系統(tǒng)的校正與綜合 115 1 10 100 0db 20db 40db 20db 40db L(ω) ω 60db 80db 3 1 1 2 0 20 2 1 2 3 3 2 一題圖 2020/9/16 第六章控制系統(tǒng)的校正與綜合 116 二、 某最小相位系統(tǒng)的開環(huán)對數(shù)幅頻特性如圖，其中 虛線為校正前特性，實線為串聯(lián)校正后的特性。 試說明所用串聯(lián)校正環(huán)節(jié)的特點，并寫出該環(huán)節(jié)的 傳遞函數(shù)； 試確定校正后系統(tǒng)臨界穩(wěn)定時的開環(huán)放大系數(shù)； 當開環(huán)放大系數(shù)為 1試，求校正后系統(tǒng)的相位裕量。 2020/9/16 第六章控制系統(tǒng)的校正與綜合 117 1 10 100 0db L(ω)/db ω 1 2 0 2 3 二題圖 2020/9/16 第六章控制系統(tǒng)的校正與綜合 118 ? ?2 4117KSS????????? ?21S ?三、圖示系統(tǒng)，設 K從 0→ ∞ 變化， 畫出閉環(huán)系統(tǒng)的根軌跡； 確定使系統(tǒng)穩(wěn)定時 K的取值范圍 。 2020/9/16 第六章控制系統(tǒng)的校正與綜合 119 四、已知一最小相位系統(tǒng)開環(huán)對數(shù)幅頻特性如圖所示 試寫出系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)； 試計算系統(tǒng)修正前后的幅值裕度。 L(ω)db 5 10 0 ω ? ?1 3 2020/9/16 第六章控制系統(tǒng)的校正與綜合 120 五、已知一最小相位系統(tǒng)開環(huán)奈斯曲線如圖，求閉 環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定時 K的取值范圍。 0 Im Re 1 20 50 2020/9/16 第六章控制系統(tǒng)的校正與綜合 121 1 10 100 0db L(ω)/db ω 1 2 0 2 3