自動控制原理胡壽松PPT課件

1、主要內容 1、校正的概念及類型 2、常用校正裝置及其特性 3、串聯(lián)綜合校正超前、滯后、滯后超 前、希望特性法 4、并聯(lián)綜合校正 5、復合控制校正第1頁/共99頁重點與難點 1、常用校正裝置及其特性 2、串聯(lián)綜合校正超前、滯后、 滯后超前、希望特性法 3、并聯(lián)綜合校正難 點 校正方法與步驟重 點第2頁/共99頁本章引言 設計控制系統(tǒng)時首先根據(jù)實際生產(chǎn)的要求選擇受控對象，如溫控系統(tǒng)選溫箱，調速系統(tǒng)選電機等等；然后確定控制器，完成測量，放大，比較，執(zhí)行等任務。但實際生產(chǎn)會對系統(tǒng)各方面的性能提出要求：時域 等，頻域 等。當把受控對象和控制器組合起來以后，除了K可作適當調整外，其它都有自身的靜、動態(tài)特性

2、稱為不可變部分；設計的第三步是確定控制方式開環(huán)、apvsKKKt,%， gcbrKMM,0 第3頁/共99頁閉環(huán)、復合控制等；第四步是分析系統(tǒng)性能時域、復域、頻域均可，若滿足要求，皆大歡喜，但概率很小，一般不滿足要求，這時可在允許范圍內調整K，K增大ess減小，但穩(wěn)定性降低，若仍不滿足要求，只能設法改進。如：按ess設計的K可能使 ，不穩(wěn)，若 ，但ess增大又不滿足。所以K不能減小，只能引入附加裝置校正裝置。本章引言（續(xù)）0 K第4頁/共99頁61 系統(tǒng)校正的基本概念 一、定義： 給系統(tǒng)附加一些具有某些典型環(huán)節(jié)的電網(wǎng)絡，模擬運算部件及測量元件等，靠他們的配置有效的改進系統(tǒng)性能，稱為系統(tǒng)校正。二

3、、類型：二、類型： 1、串聯(lián)校正：一般接在系統(tǒng)測量點之后和放大器 之前，串接于系統(tǒng)前向通道之中。2、反饋校正：一般接于系統(tǒng)局部反饋通道中。 第5頁/共99頁3、復合控制：在第三章減小ess的措施中已經(jīng)討 論過，有按給定補償和擾動補償兩種方式。 61 系統(tǒng)校正的基本概念串聯(lián)校正控制器對象反饋校正校正類型（續(xù)）第6頁/共99頁三、校正中使用的性能指標： 1、二階系統(tǒng)頻域指標與時域指標的關系：、二階系統(tǒng)頻域指標與時域指標的關系： 707.001212 rM 707. 0021 nr61 系統(tǒng)校正的基本概念2412412 tg第7頁/共99頁24221442 nb24241 nc61 系統(tǒng)校正的基本概

4、念2412412 tg性能指標（續(xù)）第8頁/共99頁 tgttscns84 ，61 系統(tǒng)校正的基本概念%100%21 e2、高階系統(tǒng)頻域指標與時域指標的關系： sin1 rM性能指標（續(xù)） 8 . 11%10014 . 016. 0% rrMM 第9頁/共99頁 8 . 1115 . 215 . 122 rrrMMMk其其中中，,cskt 61 系統(tǒng)校正的基本概念性能指標（續(xù)）四、基本控制規(guī)律：四、基本控制規(guī)律： 一般采用比例、微分、積分等基本控制規(guī)律或采一般采用比例、微分、積分等基本控制規(guī)律或采用這些基本控制規(guī)律的某些組合，如用這些基本控制規(guī)律的某些組合，如PD、PI、PID等，等，利用它們

5、相位超前或滯后、幅值增加等作用以實現(xiàn)對利用它們相位超前或滯后、幅值增加等作用以實現(xiàn)對被控對象的有效控制。被控對象的有效控制。第10頁/共99頁62 常用校正裝置及其特性一、無源校正網(wǎng)絡一、無源校正網(wǎng)絡 超前網(wǎng)絡（微分性質）超前網(wǎng)絡（微分性質） 1112212 CsRRRRZZZsGc 11112121212212112 CsRRRRCsRRRRRRCsRRCsRRcUrUC2R1R1Z221111RZCsRRZ 第11頁/共99頁jzp0 pszsTsTsTsTssGc 1111則則 111 TpTz且且62 常用校正裝置及其特性 CRTRRR12121 設設超前網(wǎng)絡（續(xù)）第12頁/共99頁1

6、. 幅相特性： 001 ，：A TtgTtgTTjGc 112222211 00000 ，）（：A62 常用校正裝置及其特性10.20.5j0=0.2=0.5第13頁/共99頁L02020T2 .01T5 .01T15 .05 .02 .02 .0mm001462. 對數(shù)頻率特性：62 常用校正裝置及其特性第14頁/共99頁特點: 222221lg201lg20lg20TTLc TT 1121 TtgTtgc 1轉折 00 ，相位超前，故稱超前校正裝置 62 常用校正裝置及其特性 m 2111 tgTmm，由可求得時的0 dd超前網(wǎng)絡（續(xù)）第15頁/共99頁實際上122111 TTTm 1,1

7、12112 TTTTm即即。的幾何中點和在可見：)(21m62 常用校正裝置及其特性 21 mtg 111sin2mmmtgtgmmmm sin1sin11,sin1sin1 則有超前網(wǎng)絡（續(xù)）第16頁/共99頁. m 可可見見： log101lg20lg20 mcL且且62 常用校正裝置及其特性3、實用方式： 111)( TsTssGc 0lg20 L低頻段出現(xiàn)低頻下降，串入系統(tǒng)會使K減小，ess增加。實用中可讓放大器的放大系數(shù)增加超前網(wǎng)絡（續(xù)）第17頁/共99頁 1 111 TsTssGc 倍，則會得到補償。即62 常用校正裝置及其特性T1T 1T 10 dbL 1log20 1log10

8、超前網(wǎng)絡（續(xù)）第18頁/共99頁 滯后網(wǎng)絡（積分性質）：CsRZRZ12211 ， CsRRCsRZZZsGc11212212 11212 CsRRCsR 12212 RRRCRT ，令令1R2RCcUrUZ262 常用校正裝置及其特性第19頁/共99頁 pszsTsTssGc 111則則TpTz 11 且且jzp01、幅相特性 TtgTtgTTjGc 112222211 000,1,00,10,0 AA62 常用校正裝置及其特性特性曲線見下頁滯后網(wǎng)絡（續(xù)）第20頁/共99頁2 . 01 5 . 01 j10滯后網(wǎng)絡（續(xù)）第21頁/共99頁2、對數(shù)頻率特性： 222221lg201lg20TT

9、L .11TtgTtg TT1121 轉折： 特點： 00 ，相位滯后，故稱為滯后校正裝置。62 常用校正裝置及其特性mm ,仍按照超前網(wǎng)絡中公式計算， 1只將換為即可。第22頁/共99頁0614mm5522LdbT1T5 . 01T2 . 01002062 常用校正裝置及其特性滯后網(wǎng)絡（續(xù)）第23頁/共99頁3.實用形式：滯后網(wǎng)絡不衰減，可直接使用。它是一個低通濾波器，而超前網(wǎng)絡是一個高通濾波器。 滯后超前網(wǎng)絡（積分微分性質）： 62 常用校正裝置及其特性2C1C1R2RrUcU第24頁/共99頁 111212211222112211 sCRCRCRsCRCRsCRsCR,211222211

10、1CRTCRTCRT 設設62 常用校正裝置及其特性11111 sCRRZsCsCRZ22221 212ZZZsGc 211221TTTTT 及及滯后超前網(wǎng)絡（續(xù)）第25頁/共99頁j011T11T21T2T1z2z2p1p 111112121 sTsTsTsTsG則則 212122111111pspszszssTsTsTsTsGc 即即62 常用校正裝置及其特性若設 ,21TT 2211TTTT 2211pzzp 即 則 滯后超前網(wǎng)絡（續(xù)）第26頁/共99頁1、幅相特性： 21211111222222221222121111TtgTtgTtgTtgTTTTjGc62 常用校正裝置及其特性10

11、j01 000100 ，：A 001 ，：A 122211211,1TTTTATT 第27頁/共99頁此時 2111121211111TtgtgtgtgTtgTtgtgtg， 011212121121212111190111 ，。tgTTTTTTTTTTtg且同樣 02290 tg0002109090 故故62 常用校正裝置及其特性滯后超前網(wǎng)絡（續(xù)）第28頁/共99頁2、對數(shù)頻率特性： 2222222212221211lg2011lg20lg20 TTTTjGLc 24231211111TTTT 轉折： 62 常用校正裝置及其特性 2211111TtgTtgTtgTtg 第29頁/共99頁21

12、1TT2m1m00Ldb12341202062 常用校正裝置及其特性滯后超前網(wǎng)絡（續(xù)）第30頁/共99頁 特點： 此網(wǎng)絡無衰減，兩邊對稱，直接使用即可。 3、實用形式：62 常用校正裝置及其特性 相差足夠大（如幾十倍以上），則可利用滯后網(wǎng)絡和超前網(wǎng)絡的計算公式計算時時，10 0 1 而而0 后11T21T相位超前，故稱滯后超前網(wǎng)絡。當 和相位滯后， 。和和21mm 第31頁/共99頁2、D調節(jié)器： sTRCsGdc 3、I調節(jié)器： sTRCsGic11 二、有源校正網(wǎng)絡：1、P調節(jié)器： 12RRKGpc 62 常用校正裝置及其特性4、PD調節(jié)器： sKGpc 1CRRRRRRRKp323213

13、2, 其中 第32頁/共99頁6、PID調節(jié)器： TssTsKGpc11 7、慣性環(huán)節(jié)： TsKGpc 1其中 CRTRRKp212, CRCRTRRKp12212 ，其中 62 常用校正裝置及其特性5、PI調節(jié)器： ssKGpc 1 CRRRKp212 ，其中 有源校正網(wǎng)絡（續(xù)）第33頁/共99頁63 串聯(lián)校正將時域指標轉化為頻域指標后：穩(wěn)定性為 gL， 常采用超前、滯后、滯后超前三種方式。暫態(tài)性能為 rrbcM, ；穩(wěn)態(tài)性能為K。串聯(lián)校正中 、超前校正：已考慮了低頻衰減，則有 111 TsTsGc1、實質：利用超前校正裝置的相位超前特性增大系 統(tǒng)的相角裕量，以改善系統(tǒng)的暫態(tài)性能。因此應 將

14、超前校正網(wǎng)絡的 處于校正后系統(tǒng)的 處。m c 第34頁/共99頁2、作用：1）使 sbct 2） %0cmc ，3）對提高穩(wěn)態(tài)精度作用不大，抗高頻干擾能力降低。 63 串聯(lián)校正4）適于ess已滿足，噪音信號很小，但 不夠的 系統(tǒng)。 st，% 3、步驟：1）根據(jù)ess確定K；2）根據(jù)K、繪制原系統(tǒng)的 、L，確定未校正系統(tǒng)的；00,gL 第35頁/共99頁校正裝置校正后系統(tǒng)校正前系統(tǒng)Ldb)( 0 0 90 0 m -40-40-20-20+201 2 c m c 第36頁/共99頁c a)若對已有要求，則可查到 cL ；取 cm 使 1lg10 mcL cL 與 之和為 0，即可求得 。 c b

15、)若對 未提出要求，則由 0 m（裕量 105），求得 m 。則有 mm sin1sin1 L在 上查出其幅值為 1lg10，所對應的 就是 c ，且 。cm 63 串聯(lián)校正c : 3）確定和第37頁/共99頁4） ,11121TTTm ，,1cm 2cm 111121 TsTssssGc 63 串聯(lián)校正5）畫 、ccLL曲線。 6）檢驗指標，若不滿足再重選一次 m 。c 和 7）確定電路參數(shù)（R、C等）。 第38頁/共99頁例1、若 1 ssKsG，要求在 ttr 下 ,45, 1 . 00 ssedbLg10 ，求 sGc。 63 串聯(lián)校正)1( ssKR(s)C(s) s (Gc-) s

16、 (Go為為系系統(tǒng)統(tǒng)已已有有部部分分為為待待設設計計的的校校正正裝裝置置(s)(s)ocGG第39頁/共99頁解：1） 101 . 0 Kess10 K取取，畫 00, L曲線，則有： 16. 3,456 .17000 cgL 2） 00000356 . 76 .1745 m27.057.0157.0135sin135sin100 db6 . 51lg10 則則，在 L上量 所對 db6 .5 第40頁/共99頁校正裝置校正后系統(tǒng)校正前系統(tǒng)Ldb)( 0 0 90 0 m -40-40-20-20+201 2 c m c 1第41頁/共99頁112.0145.0113 .823.22121 s

17、sssGdbcCC ，3） 曲曲線線。畫畫, LLcC4）補償校正損失： 7 . 31 K，則有 63 串聯(lián)校正3 . 4 C 即即3 .4 應應的的 112. 01145. 010 sssssGk第42頁/共99頁 3 . 43 . 445. 090180180110010 tgtgc 滿足要求。 000000455 .483 .279 .767 .6290 3 . 412. 01 tg63 串聯(lián)校正5）確定參數(shù)： ,27. 0,45. 02121 RRRTCR若選 kR202（任選，但應以C不要太大為合理）， ufCkR33. 8541 ，則則第43頁/共99頁二、滯后校正：63 串聯(lián)校正

18、，要求 例2、 12 . 011 . 0 sssKsG040,30 vK sdbLgc13 . 210 ，R(s)C(s) s (Gc-) s (Go為系統(tǒng)已有部分為系統(tǒng)已有部分為待設計的校正裝置為待設計的校正裝置(s)G(s)Goc)1s2 . 0)(1s1 . 0( sK 第44頁/共99頁；30 vKK解：1） 2）畫 00 、L006 .2712 ，c曲線， 不穩(wěn)。 3 . 2 c 12 c 4）分析：現(xiàn)要求 比 小不少，c 3）若采用超前校正，則 cc ,L，且 之后的 。經(jīng)計算： 仍仍時時當當 01.0 不滿 ，足足03026 c 但但需放大100倍，所以超前校正難以湊效。第45頁

19、/共99頁63 串聯(lián)校正1、步驟：1）根據(jù)ess確定K，繪制原系統(tǒng)的 ，、00 L計算 。因此需要有一 cLc m 使中頻的率的校正網(wǎng)絡，且遠離 以使 （負的）對 幾乎無影響，采用滯后校正。 所以可個負斜等。等。，00gL ：cc 2）確定 a)若題目給出 ，可選用之，簡單。 第46頁/共99頁b)若題目未給出 。c c c LC ，則利用： 00105 cc 其中 為裕量 ，以補償 根據(jù) 在原系統(tǒng) 上查出對應的 63 串聯(lián)校正 0lg20 cL3）求 ：找出原 求得 4）確定 （要遠離 ：ccG 1 . 02 c 111221ssGc，）， ，LLcc畫出 曲線。 5）校驗： 等等。，gL

20、6）確定參數(shù)。第47頁/共99頁L02040608001. 0024. 01 . 027. 017 . 2c51010012c30c0007. 7gdbLg55. 90cLL0L63 串聯(lián)校正第48頁/共99頁63 串聯(lián)校正30 Ka、取 040 c b、 ，設校正網(wǎng)絡在 處有 06 cc 00105 07. 7,55. 9,6 .27,1200 ggcdbL 上例： 00046640 ccc 011004651090180 cctgtg 而而01144510 cctgtg 即即第49頁/共99頁63 串聯(lián)校正2012019. 0996. 03 . 0996. 044501510ccccctg

21、 有有0966300192 cc 74. 25 .1838404300c 解解得得（負值舍去） 74. 23 . 2在在故故c ，但但 sct sc17 . 2 取取內均可，第50頁/共99頁 1121lg20217 . 2 dbdbLcc、 024. 0,27. 01 . 0212 cd、 17 .4117 . 31024. 0127. 0 ssssGc故故取 17 .4112 . 011 . 017 . 330 sssssGke、 63 串聯(lián)校正2 2. .7 74 41 1. .7 7t tg g1 1 54. 027. 07 . 27 . 39018011100tgtgtg f、 第5

22、1頁/共99頁0000000403 .415 .894 .281 .153 .8490 滿足要求。 dbdbLLgg101207. 7,07. 7 當 時 滿足要求。 63 串聯(lián)校正2212,RRRCRT KR2002，選 MR2200200111則則G、確定參數(shù)： ufRTC5 .18200107 . 332 第52頁/共99頁2）適用于對快速性要求不高而對抗高頻干擾能力較 高的系統(tǒng)。3）當未校正系統(tǒng)具有較好的動特性而ess不夠時，用 滯后校正加一個放大倍數(shù)為的放大器，則有 ccLTsTsG,11 lg20形狀不變，只向上移 c ,而而對對 K。 sse無影響，可使 倍，則 63 串聯(lián)校正2

23、. 作用：且抗高頻干擾能力提高。 1）以犧牲快速性換取穩(wěn)定裕度 gL、 ，但 sct 第53頁/共99頁。兩兩種種校校正正的的優(yōu)優(yōu)點點為為一一體體正正相相串串聯(lián)聯(lián)而而成成，它它集集前前校校個個超超前前校校正正與與一一個個滯滯后后滯滯后后超超前前校校正正相相當當于于一一一一般般1 11 1其其中中：超超前前部部分分1 11 1滯滯后后部部分分1 1T T1 1) )( (d di id dd di ii ic cTTsTsTssTsG ，試試設設計計串串聯(lián)聯(lián)校校正正裝裝置置。，1 10 00 0s s速速度度誤誤差差系系數(shù)數(shù), ,4 40 0相相角角裕裕度度2 20 0r ra ad d/ /s

24、 s，開開環(huán)環(huán)系系統(tǒng)統(tǒng)截截止止頻頻率率: :列列性性能能指指標標若若要要求求系系統(tǒng)統(tǒng)具具有有下下設設控控制制系系統(tǒng)統(tǒng)如如圖圖所所示示。1 1v vc c K例例：三、滯后超前校正：63 串聯(lián)校正第54頁/共99頁R(s)C(s)(sGc-)(sGo為為系系統(tǒng)統(tǒng)已已有有部部分分為為待待設設計計的的校校正正裝裝置置)()(ocsGsG)12 . 0)(11 . 0( sssK解：解：對對數(shù)數(shù)幅幅頻頻特特性性值值繪繪制制校校正正前前系系統(tǒng)統(tǒng)開開環(huán)環(huán)并并按按此此, ,求求確確定定系系統(tǒng)統(tǒng)的的開開環(huán)環(huán)增增益益( (1 1) )根根據(jù)據(jù)穩(wěn)穩(wěn)態(tài)態(tài)指指標標要要KK第55頁/共99頁1 10 00 0該該系系統(tǒng)

25、統(tǒng)為為1 1型型v v KK：及及串串聯(lián)聯(lián)校校正正的的形形式式。幅幅穿穿頻頻率率( (2 2) )由由暫暫態(tài)態(tài)指指標標確確定定c c。c cc cc cc c4 40 01 15 5. .2 26 6) )( (1 18 80 0) )( (此此處處原原系系統(tǒng)統(tǒng)的的相相角角裕裕量量4 40 0d dB B/ /d de ec c處處的的斜斜率率為為未未校校正正時時，系系統(tǒng)統(tǒng)在在2 20 0r ra ad d/ /s s。頻頻率率的的為為校校正正后后求求的的由由暫暫態(tài)態(tài)要要求求，取取系系統(tǒng)統(tǒng)要要 jGco：計計算算。剪剪切切系系統(tǒng)統(tǒng)超超前前校校正正。進進行行值值達達不不到到設設計計要要求求，需需

26、若若不不校校正正，此此: :可可見見o o 第56頁/共99頁401-20-40L()-20-402010100-606031校正前第57頁/共99頁遲遲后后校校正正。7 7. .9 96 6d dB B，故故又又需需下下移移上上，故故需需將將中中頻頻段段垂垂直直可可見見它它處處在在0 0d dB B線線之之7 7. .9 96 6d dB B. .1 10 02 20 04 40 0l lg g1 10 02 20 0l lg g) )( () )值值。( (處處的的幅幅值值再再求求原原系系統(tǒng)統(tǒng)在在c co oc cc c KLL(3)超前校正設計(3)超前校正設計) )- -1 12 2-

27、 -( (5 51 15 5. .2 26 64 40 0) )( () )( (：提提供供處處所所故故超超前前校校正正部部分分) )( (處處產(chǎn)產(chǎn)生生遲遲后后相相角角要要在在將將并并考考慮慮到到遲遲后后校校正正部部分分根根據(jù)據(jù)相相角角裕裕量量的的要要求求，c c1 1c co od dc cc c1 1c c的相角為應在，第58頁/共99頁m mc cm md dd d.并且令.并且令4040取取. .36.7436.7429.7429.74 ， 1 10 0, ,傳傳遞遞函函數(shù)數(shù)，取取為為簡簡化化校校正正后后系系統(tǒng)統(tǒng)開開環(huán)環(huán)1 10 0。附附近近有有一一原原系系統(tǒng)統(tǒng)的的極極點點9 9. .

28、4 41 1s s4 42 2. .6 61 11 1s s9 9. .4 41 1超超前前校校正正傳傳遞遞函函數(shù)數(shù)為為9 9. .4 41 11 1s si in n1 1s si in n1 1超超前前校校正正裝裝置置中中的的d do od dd dc cd dm mm m ZPZTT，由由22. 0 第59頁/共99頁0 0. .0 02 23 3s s1 10 0. .1 1s s1 11 1s s4 42 2. .6 61 11 1s s1 10 01 1傳傳遞遞函函數(shù)數(shù)就就為為：c cd d G設計設計（4）遲后校正（4）遲后校正。；5 1 13 3. .9 98 81 10 02

29、 20 0l lg g7 7. .9 96 6) )( () )( (2 20 0l lg g2 20 0l lg g) )( () )( () )( (即即：0 0) )( () )( () )( (即即：處處應應通通過過0 0d dB B幅幅頻頻曲曲線線在在校校正正后后系系統(tǒng)統(tǒng)的的開開環(huán)環(huán)對對數(shù)數(shù)c cc cc cd dc co oc cc ci ic cc cd dc co oc co oc cc cd dc cc ci ic cdbLLLLLLLL第60頁/共99頁.8 . 02 . 0)2 . 01 . 0(1 14 4( (r ra ad d/ /s s) )5 52 20 01

30、1此此處處取取1 1由由于于工工程程上上有有i ic ci ic ci i TTT ，) )0 0. .0 02 23 3) )( (1 11 1. .2 25 5( (1 1) )0 0. .1 1) )( (1 10 0. .2 25 5( (1 1) )( () )( () )( (為為：超超前前校校正正裝裝置置傳傳遞遞函函數(shù)數(shù)后后1 1. .2 25 51 10 0. .2 25 51 1) )( (：滯滯后后校校正正的的傳傳遞遞函函數(shù)數(shù)為為c cd dc ci ic cc ci isssssGsGsGsssG 滯滯特性曲線如下圖所示第61頁/共99頁401-20-40L()-20-4

31、02010100-600.160311.250.2542.620校正裝置校正前校正后第62頁/共99頁，滿滿足足要要求求。 404 45 5) )( () )0 0. .0 01 1) )( (1 10 0. .0 02 23 3) )( (1 11 1. .2 25 5( (1 1) )0 0. .2 25 51 10 00 0( (1 1( (s s) )( (s s) )( (s s) )c co oc ck ksssssGGG( (5 5) )校校驗驗： 特點與作用：用低頻積分性質和高頻相位超前的特性來全面改善 系統(tǒng)性能，低頻段提高穩(wěn)態(tài)精度，高頻段相位超前 使 % 。 2. 用于需要同

32、時改善暫態(tài)和穩(wěn)態(tài)性能的系統(tǒng)，但結構 復雜，校正繁瑣。 第63頁/共99頁四、期望特性法（只適用于最小相位系統(tǒng)） （一）期望特性法：63 串聯(lián)校正上述三種方法均為試探法從原系統(tǒng)的 kG出發(fā)，靠性差，工作量大。cG，若不滿足需重選，可依據(jù)分析和經(jīng)驗，選取 根據(jù)給出的性能指標先求出與此對應的系統(tǒng)幅 L希望對數(shù)幅頻特性， L比較，頻特性與原系統(tǒng)的再將它以確定 sGc，進而確定其參數(shù)。 第64頁/共99頁 ，sGsGsGc ， LLLc 校正后 則 ， .LLLc 。sGc據(jù)此寫出 低頻：K應充分大，且具有負斜率，保證ess的要求。c 20 st、 %中頻：宜取 且寬， 適當，保證 。 高頻：應有較大的

33、幅值衰減，抗高頻干擾能力增強。63 串聯(lián)校正（二）典型期望對數(shù)頻率特性： 二階期望特性：校正后為典型二階系統(tǒng)，又稱為典型1型系統(tǒng)，第65頁/共99頁 122212nnnnckssssTssKsGsGsG n 根據(jù)要求確定 和 ： 1221 ncnT2142 cvcnK63 串聯(lián)校正-20-40 2nvcK nT 211 L()0第66頁/共99頁nst 4%,3 . 4% 此時 各項性能最好。 1,5 .65,80 rMT 63 串聯(lián)校正707. 0 工程上稱 為最佳二階系統(tǒng)， 二階期望特性因系統(tǒng)性能指標和典型特性間關系較簡單，便于計算而比較實用，但它比高階希望特性的適應性差。2.三階期望特性

34、：校正后為典型三階系統(tǒng)，又稱為典型2型系統(tǒng)，第67頁/共99頁kLdb0204040c12其中 2111TKT 21 K即即12 h且且可以證明：當h一定時有： ，121 hc 122 hhc 63 串聯(lián)校正 11221 sTssTKGk第68頁/共99頁h345678910 3036424649515355 52.643.637.633.229.827.22520.32Tts1211910111213145 h可見：當時，性能最好，st最短，此為工程值。但若要求 %30% 7 h較好。 ，則選 在此 21110180 tgtg第69頁/共99頁21 m求求得得m m 21, 對應的 在 的幾

35、何中點，11sinsin112121 hhm 并求得 63 串聯(lián)校正0 dd令令3、四階期望特性： 11114312 sssssKsGk第70頁/共99頁L01234c404020206063 串聯(lián)校正為低頻10 屬于1型系統(tǒng)，要滿足ess的要求，第71頁/共99頁因為只適用于最小相位系統(tǒng)，故省去 曲線 0L1、繪制原系統(tǒng)的按ess要求繪制，檢驗性能指標。 L：2、確定期望的63 串聯(lián)校正中頻的連接段；中高頻的連接段及高頻段應盡可能考慮未校正系統(tǒng)。 21 20 且寬，為中頻，應為32 是低頻與（三）期望特性法的步驟：第72頁/共99頁(3)高頻段無特殊要求可保持原斜率不變。(4)低中頻連接段與

36、中頻的交點頻率不能靠近 c 22 . 01 . 0c 取取 -對三、四階系 統(tǒng)而言。 63 串聯(lián)校正。較較好好，：和和確確定定 sin1sin12%,33 htccs(2)中頻段按。確確定定低低頻頻段段按按Kess, (1)4、校驗校正后系統(tǒng)的性能指標，確定結構參數(shù)。LLLGGGGGGGckcckc ,:3、確定第73頁/共99頁 ，要要求求：例例1025.011.03 sssKsG sGstsKvcsv，求，求)(6 . 0%,30%,1200, 1 正正好好。解解：1,40,10,200(1)21 vKKv 63 串聯(lián)校正dbK46200lg20lg20 )1(431025. 01 . 0

37、200scccc 可可見見：0000110371 .479 .769043025. 0431 . 090 tgtg 不穩(wěn)定。 第74頁/共99頁63 串聯(lián)校正Ldb1 . 0110100200LLcL23340151254c0.3第75頁/共99頁 ：確確定定期期望望特特性性 (2)L%30%10 ，由由14 . 016. 0 rM 35.1 rM解解得得，又又08 .4774. 01sin rM28.03 .1500 rM取取 s11511415 . 215 . 12c2 取取stMMsrrc63 串聯(lián)校正第76頁/共99頁67. 21540,1402330 cs 為為方方便便起起見見，取取

38、,13152 . 02 . 0320sc 于于線線交交作作從從L402 ,11254s 。得得到到 L 1008. 0112. 411 . 0133. 011251002411013: ssssssssGLLLcc(3) 63 串聯(lián)校正第77頁/共99頁（4）校驗： 15025. 015008. 01512. 41533. 09011110 tgtgtgtg ,8 .472 .526 .208 . 61 .897 .78900000000 )2656.1( rM此此時時 滿滿足足。3 . 0266. 012656. 114. 016. 0 滿滿足足。,6 . 0539. 012656. 15

39、. 212656. 15 . 122stcs 63 串聯(lián)校正第78頁/共99頁64 反饋校正 除了串聯(lián)校正外，反饋校正也是廣泛應用的一種校正方式。實用中采用局部反饋校正較多。第三章中改善二階系統(tǒng)性能之一的速度反饋即是反饋校正的應用。系統(tǒng)采用反饋校正后，除了可以得到與串聯(lián)校正相同的校正效果外，還可以獲得某些改善系統(tǒng)性能的特殊功能。 第79頁/共99頁一、反饋校正對系統(tǒng)特性的影響及其特點：如圖典型結構： cGGGG2221 jGjGjGjGc2221 則則CR1G2GcG2G64 反饋校正第80頁/共99頁 時時，12 jGjGc ,22 jGjG 則有則有 無關，無關，與與即即 jGjGc2(1

40、)當滿足 也就是反饋校正不起作用。 時時，12 jGjGc ，則則有有 jGjGc12 無無關關。的的倒倒數(shù)數(shù)有有關關，而而與與與與即即 jGjGjGc22(2)當滿足 適當選擇校正裝置的結構與參數(shù)，使開環(huán)頻率特性發(fā)生所希望的變化，滿足性能指標的 要求。64 反饋校正第81頁/共99頁反饋校正的特點：削弱非線性特性的影響。(2)減小系統(tǒng)的時間常數(shù)：若 2112,1KGsTKGc 11121121121112111211111111 sTKKKsTKKKKKTsKsTKKsTKG則 64 反饋校正1111KKTT ，第82頁/共99頁(3)降低系統(tǒng)對參數(shù)變化的敏感性：1112 sTKG時時，其其

41、相相對對變變?yōu)闉楫敭?11KKK 11KK 增量為增量為上例中： 64 反饋校正 221111111KKKKKKK 則則采用反饋校正： ，21111KKKK 1111112111,11KKKKKKKKKK 其相對增量為第83頁/共99頁cckGGGGGGGG2022111 CR1G2GcG2G210GGG 其中 為未校正系統(tǒng)的 0L開環(huán)頻率特性64 反饋校正(4)抑制系統(tǒng)噪聲。二、綜合法反饋校正：右圖有：第84頁/共99頁，0lg202cGG ，即即0 cLcckGGGGGGG2020lg20lg20lg20lg20 cLLL 0即即2、若滿足則有，1、在對數(shù)頻率特性上，若滿足 ，0lg202

42、 cGG即 ，0 cL，則則有有0lg20lg20GGk 。 0LL 即64 反饋校正第85頁/共99頁0lg20lg20GGk 及及 ，或或者者說說亦亦即即 0LL 起起作作用用。時時c0GkGG u校正中為方便起見， 時時，當當0lg202 cGG即 ；時時，取取ccGGL102 64 反饋校正時時，當當0lg202 cGG 時時，即即0 cL在在取取;22GG 0lg202 cGGc 附近誤差較大，又知附近對系統(tǒng)的穩(wěn)定性和動態(tài)性能指標影響最大，所以應使第86頁/共99頁0lg202 cGG點點，點點遠遠離離c 則工程上允許且對系統(tǒng)性能影響不大。（一）步驟：1、先繪制未校正系統(tǒng)的開環(huán)對數(shù)頻

43、率特性： 00lg20GL 2、按給定性能指標繪制希望的開環(huán)對數(shù)頻率特性： kGLlg20 64 反饋校正第87頁/共99頁4、檢驗小閉環(huán)的穩(wěn)定性，并在 c 附近檢查 0 cL的程度。 64 反饋校正 cGLL找找出出由由 0 3、起作用的頻段，并求得該段 ，求求得得 LLGGLcc 02lg20 時時，0lg202 ccGGL 不不起起作作用用，故故此此時時cG由于當 可任取，為簡單起見，將起作用段延伸到不起作用段。 )( cL第88頁/共99頁 的的工工程程實實現(xiàn)現(xiàn)。、考考慮慮sGc7 及及參參數(shù)數(shù)。確確定定由由sGGGGGccc22 5、6、校驗校正后系統(tǒng)的性能指標。，求求，csGst5

44、 . 0%30% （二）例題：要求64 反饋校正40cG11 . 05 . 2ss1025. 02sRC第89頁/共99頁64 反饋校正L20406080db0LLcL01 . 015. 01188 . 1104020063100-20-40-20-60-40-40+20-20第90頁/共99頁 ，1025. 011 . 02000 sssG ，求求得得畫畫 oL不不穩(wěn)穩(wěn)。037,43 c解：1）64 反饋校正，%30% ，取取求求得得048 ，3 . 1%,28%500 rM 2）根據(jù) ,18 .1615 . 215 . 122stMMsrrc 則則),1(8 . 11 . 0)1(182sscc 并并取取取取。測測得得)1(15.01s 第9