【正文】 ?時(shí)間常數(shù) 221RRRa ??分度系數(shù) CRaT 1?11()1ca T sGsa T s????(618) (a) (b) 24 2121RRCRRT??時(shí)間常數(shù) 221RRRa ??分度系數(shù) CRaT 1?11()1ca T sGsa T s????(618) Tsa T ssaGc ???11)((619) 注： j采用無源超前網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行串聯(lián)校正時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)的開環(huán)增益要下降 ?因此需要提高放大器增益加以補(bǔ)償 倍 rucu1R2RCa圖 69帶有附加放大器的無源超前校正網(wǎng)絡(luò) 此時(shí)的傳遞函數(shù) 25 ?超前網(wǎng)絡(luò)的零極點(diǎn)分布 1?a故超前網(wǎng)絡(luò)的負(fù)實(shí)零點(diǎn)總是位于負(fù)實(shí)極點(diǎn)之右，兩者之間的距離由常數(shù) 決定。在這種情況下，需在系統(tǒng)的前向通路中增加超前校正裝置，以實(shí)現(xiàn)在開環(huán)增益不變的前題下，系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能亦能滿足設(shè)計(jì)的要求。 20 （ 5）比例（ PID）控制規(guī)律 )( sR )( sE )( sM)( sC)11( ssTKip ???具有比例 積分 微分控制規(guī)律的控制器，稱為 PID控制器。只要積分時(shí)間常數(shù) iT足夠大， PI控制器對系統(tǒng)的不利影響可大為減小。 pK 為可調(diào)比例系數(shù) iT開環(huán)極點(diǎn)，提高型別，減小穩(wěn)態(tài)誤差。 19 具有積分比例 積分控制規(guī)律的控制器，稱為 PI控制器。 ?90不宜采用單一的 I控制器。 ?? ti dtteKtm 0 )()( (614) 輸出信號(hào) )(tm 與其輸入信號(hào)的積分成比例。 其缺點(diǎn)是系統(tǒng)抗高頻干擾能力差。 PD控制規(guī)律中的微分控制規(guī)律能反映輸入信號(hào)的變化趨勢，產(chǎn)生有效的早期修正信號(hào)，以增加系統(tǒng)的阻尼程度，從而改善系統(tǒng)的穩(wěn)定性。究竟選擇哪種校正方式，既要考慮系統(tǒng)中信號(hào)性質(zhì)、技術(shù)要求，還要考慮方案實(shí)現(xiàn)的可行性、可供選用的元件、抗干擾性要求、經(jīng)濟(jì)性、工藝條件、現(xiàn)場環(huán)境與系統(tǒng)的可靠性。 )( sR )( sC)( sG)( sH)( sE?)( sG c)( sC)( sG)( sN)( sG c15 復(fù)合校正 復(fù)合校正：在反饋控制回路中，加入前饋校正通路。 按給定量順饋補(bǔ)償主要用于隨動(dòng)系統(tǒng) ， 使系統(tǒng)完全無誤差地跟蹤輸入信號(hào)；按擾動(dòng)量前饋用于消除干擾對穩(wěn)態(tài)性能的影響 ， 幾乎可抑制所有可測量的擾動(dòng) 。 實(shí)質(zhì)： 局部反饋 ， 改善系統(tǒng)性能 ， 抑制系統(tǒng)參數(shù)的波動(dòng) ，減低非線性因素對系統(tǒng)性能的影響 。 優(yōu)點(diǎn)： 裝置簡單 調(diào)整方便 成本低 Gc(s) G(s) H(s) R(s) C(s) 13 （ 并聯(lián)校正 ） 校正裝置和前向通道的部分環(huán)節(jié)按反饋方式連接構(gòu)成局部反饋回路 ， 這種方式叫并聯(lián)校正 ， 也稱反饋校正 。 位置： 通常將串聯(lián)校正裝置安置在誤差測量點(diǎn)之后 ， 放大環(huán)節(jié)之前 ， 以降低成本和功耗 。 帶寬頻率是一項(xiàng)重要指標(biāo)。 8 (1)二階系統(tǒng)頻域指標(biāo)與時(shí)域指標(biāo)的關(guān)系 201212 ????? ???rM諧振頻率 221 ??? ?? nr帶寬頻率 1)21(21 222 ????? ???? nb截止頻率 24 214( ???? ??? nc相位裕度 24 2142??????? a r c tg (65) 諧振峰值 (61) (62) (63) (64) 超調(diào)量 %100% 21 ?? ?????? e調(diào)節(jié)時(shí)間 nSt ??? ?? tgtSc7? (67) (66) 9 諧振峰值 ?sin1?rM超調(diào)量 )1( ????? rr MM?調(diào)節(jié)時(shí)間 csKt???)1()1( 2 ??????? rrr MMMK(2)高階系統(tǒng)頻域指標(biāo)與時(shí)域指標(biāo) (68) (69) (610) 10 既能以所需精度跟蹤輸入信號(hào)，又能擬制噪聲擾動(dòng)信號(hào)。 2） 閉環(huán)頻域指標(biāo)： 諧振峰值 Mr（ 反映平穩(wěn)性 ） 、 頻帶寬度?b（ 反映快速性 ） 。 7 二、動(dòng)態(tài)性能指標(biāo) ?分為三類 ， 常用的性能指標(biāo)主要有： ：最大超調(diào)量 σ %（ 反映平穩(wěn)性 ） 、 調(diào)節(jié)時(shí)間 ts（ 反映快速性 ） 。 3） 靜態(tài)加速度誤差系數(shù) Ka=K：反映閉環(huán)系統(tǒng)跟蹤加速度信號(hào)的能力 。 6 一、穩(wěn)態(tài)性能指標(biāo) ?系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能與開環(huán)系統(tǒng)的型別 v與開環(huán)傳遞系數(shù) K有關(guān) ， 常用靜態(tài)誤差系數(shù)衡量： 1） 靜態(tài)位置誤差系數(shù) Kp=1+K：反映閉環(huán)系統(tǒng)跟蹤階躍信號(hào)的能力 。 工程實(shí)踐中常用的校正方法，串聯(lián)校正、反饋校正和復(fù)合校正。 4 輸 出 量串 聯(lián)補(bǔ) 償 元 件放 大 元 件 執(zhí) 行 元 件 被 控 對 象反 饋補(bǔ) 償 元 件測 量 元 件局 部 反 饋為 改 善 系 統(tǒng) 性 能測量元件被控對象執(zhí)行元件局部反饋放大元件串聯(lián)補(bǔ)償主反饋反饋補(bǔ)償為改善系統(tǒng)性能輸入量 輸出量在實(shí)際過程中，既要理論指導(dǎo)，也要重視實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，往往還要配合許多局部和整體的試驗(yàn)。 但往往難以滿足性能要求 ，需要在系統(tǒng)原有結(jié)構(gòu)上加入新的附加環(huán)節(jié) ， 作為同時(shí)改善系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)性能和動(dòng)態(tài)性能的手段 。 Design and Compensation Techniques 3 分析：已知結(jié)構(gòu) 、 參數(shù) → 數(shù)學(xué)模型 → 動(dòng) 、 靜態(tài)性能分析 → 性能指標(biāo)與參數(shù)的關(guān)系 設(shè)計(jì)：實(shí)際 → 性能指標(biāo) → 選擇控制方案 、 結(jié)構(gòu) → 參數(shù) 、 元器件 → 建立實(shí)用系統(tǒng) 設(shè)計(jì)問題更復(fù)雜： （ 1） 答案不唯一 （ 2） 選擇結(jié)構(gòu) 、 參數(shù)時(shí) ， 在滿足性能指標(biāo)上 → 相互矛盾 → 需折中 ， 復(fù)雜化 （ 3） 技術(shù)要求 、 經(jīng)濟(jì)性 、 可靠性 、 安裝工藝 、 使用環(huán)境 、 能源供應(yīng) 、 物理實(shí)現(xiàn)等問題 。掌握了這些基本方法，就可以對控制系統(tǒng)進(jìn)行定性分析和定量計(jì)算。1 第六章 控制系統(tǒng)的校正方法 2 基于一個(gè)控制系統(tǒng)可視為由控制器和被控對象兩大部分組成，當(dāng)被控對象確定后，對系統(tǒng)的設(shè)計(jì)實(shí)際上歸結(jié)為對控制器的設(shè)計(jì)，這項(xiàng)工作稱為對控制系統(tǒng)的校正。 第六章 控制系統(tǒng)的校正 前面幾章討論了控制系統(tǒng)幾種基本方法。 本章討論另一命題，即如何根據(jù)系統(tǒng)預(yù)先給定的性能指標(biāo)，去設(shè)計(jì)一