自動(dòng)控制學(xué)理論第六章課件

第六章§6-3常用校正裝置及其特性§6-5串聯(lián)校正的設(shè)計(jì)

§6-7

反饋和前饋復(fù)合控制線(xiàn)性系統(tǒng)的校正§6-1

線(xiàn)性系統(tǒng)校正的概念§6-2線(xiàn)性系統(tǒng)的基本控制規(guī)律第六章§6-3常用校正裝置及其特性§6-5串聯(lián)校正的設(shè)計(jì)1●分析：已知系統(tǒng)模型參數(shù)←分析法或?qū)嶒?yàn)法求取。求系統(tǒng)性能指標(biāo)?！裨O(shè)計(jì)：已知系統(tǒng)所要完成的任務(wù)、被控量、性能指標(biāo)以及可靠性、經(jīng)濟(jì)性、體積、重量、等等。求系統(tǒng)部件、結(jié)構(gòu)參數(shù)控制理論的任務(wù)：系統(tǒng)分析、系統(tǒng)設(shè)計(jì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程：提出設(shè)計(jì)要求：設(shè)計(jì)固有系統(tǒng)加校正裝置（并校驗(yàn)結(jié)果）得希望系統(tǒng)§6-1線(xiàn)性系統(tǒng)校正的概念●分析：已知系統(tǒng)模型參數(shù)←分析法或?qū)嶒?yàn)法求取。2為使系統(tǒng)有較好的性能，一般均采用反饋控制初步搭成系統(tǒng)，只K可調(diào)，其余基本不再改變。如果不能滿(mǎn)足要求，三大指標(biāo)必須進(jìn)行校正----加校正裝置●校正：已知固有系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、參數(shù)、性能指標(biāo)求校正裝置的形式校正裝置的參數(shù)為使系統(tǒng)有較好的性能，一般均采用反饋控制初步搭成系統(tǒng)，只K可3●

校正分類(lèi)：1、按結(jié)構(gòu)形式分串、并、串并、順饋、反饋等。①串聯(lián)校正：G(s)=Gc(s)*Go(s)Bode圖：L()=Lc()+L0()改變bode圖的形狀：增益、相角。增加開(kāi)環(huán)零、極點(diǎn)Pc、Zc校正裝置的形式有多種： 可按結(jié)構(gòu)、按作用等來(lái)分類(lèi)●校正分類(lèi)：1、按結(jié)構(gòu)形式分串、并、串并、順饋、反4相位超前、相位滯后、相位滯后－超前②局部反饋校正:用局部反饋的場(chǎng)合比較多，用于改善固有系統(tǒng)中某些部件的性能。④復(fù)合校正:③前饋（順饋）:2、按裝置作用：3、含源與否有源無(wú)源4、按響應(yīng)特性校正：按期望特性校正前饋+反饋：反饋前饋工程設(shè)計(jì)法：二階最佳、三階最佳相位超前、相位滯后、②局部反饋校正:用局部反饋的場(chǎng)合比較④復(fù)5例：已知固有系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為：要求校正后Kv≥100（1/秒）即ess≤0.01,Mr≤1.25討論：如右圖所示，怎么辦？若滿(mǎn)足Mr=1.25K=1不符合ess≤0.01若滿(mǎn)足Kv=100即K=100系統(tǒng)不穩(wěn)定頻率法校正思路先滿(mǎn)足穩(wěn)態(tài)誤差要求用曲線(xiàn)①在中、高頻段校正裝置產(chǎn)生作用：衰減幅值，或增加相角，曲線(xiàn)逐漸過(guò)渡到②，以滿(mǎn)足Mr要求①②例：已知固有系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為：要求校正后Kv≥100（6系統(tǒng)校正過(guò)程：分析原有系統(tǒng)性能指標(biāo)確定校正裝置加校正裝置、校驗(yàn)結(jié)果得希望系統(tǒng)計(jì)算校正裝置元件參數(shù)系統(tǒng)校正過(guò)程：分析原有系統(tǒng)性能指標(biāo)確定校7§6-2

線(xiàn)性系統(tǒng)的基本控制規(guī)律一、PD串聯(lián)校正設(shè)C(t)、e(t)如圖。用P校正(kP)因de/dt為負(fù),校正裝置的輸出將變小,從而使輸出上升變慢,若參數(shù)調(diào)整合適，可使C(t)超調(diào)小或不超調(diào)。但,由于此時(shí)的|-de/dt|很大,誤差將往負(fù)方向繼續(xù)增加,也就是系統(tǒng)一定產(chǎn)生超調(diào);當(dāng)C(t)第一次到達(dá)c(∞)處系統(tǒng)誤差等于零;用PD校正(kP+kDS)m(t)=kP+kD*de(t)/dtm(t)=kP*e(t)§6-2線(xiàn)性系統(tǒng)的基本控制規(guī)律一、PD串聯(lián)校正設(shè)C(t8例:二階系統(tǒng)根軌跡如圖串聯(lián)PD校正,就是增加一個(gè)開(kāi)環(huán)零點(diǎn),可以抑制超調(diào).用根軌跡分析微分作用越強(qiáng)(KD越大),即，零點(diǎn)越靠近虛軸，作用越明顯，K↑,也可以使超調(diào)降低。僅采用比例校正，Kp↑(即K↑),特征根離實(shí)軸越遠(yuǎn),振蕩加劇從而超調(diào)↑Kp,可以降低超調(diào)，但精度也隨之降低。例:二階系統(tǒng)根軌跡如圖串聯(lián)PD校正,就是增加一個(gè)開(kāi)環(huán)零點(diǎn),可9 其相角大于零。與固有系統(tǒng)串聯(lián)后，使系統(tǒng)增加了相角穩(wěn)定裕量。用頻率法分析用PD校正Gc(s)=kP+kDS二、PI串聯(lián)校正串聯(lián)1/S提高系統(tǒng)型號(hào)、精度提高但由于相角小于零，穩(wěn)定性降低。用PI校正1、改善某一環(huán)節(jié)特性。2、改善閉環(huán)系統(tǒng)阻尼。三、反饋校正（改善某一擾動(dòng)較大或慣性較大的環(huán)節(jié)） 其相角大于零。用頻率法分析用PD校正Gc(s)10§6－3常用校正裝置及其特性一、相位超前校正網(wǎng)絡(luò)無(wú)源阻容網(wǎng)絡(luò)組成的裝置§6－3常用校正裝置及其特性一、相位超前校正網(wǎng)絡(luò)無(wú)源阻容網(wǎng)11Bode圖20lgawmBode圖20lgawm12校正裝置能產(chǎn)生的最大相角由a決定a越小,即兩個(gè)轉(zhuǎn)折頻率距離越遠(yuǎn)，所產(chǎn)生的相角就越大，它們的關(guān)系不是正比例關(guān)系，當(dāng)小于0.05后，a再小就沒(méi)有太大意義了，不僅相角增加不多，還因它的中、高頻增益太大，將導(dǎo)致剪切頻率提高太大，反而影響校正效果。20lga校正裝置能產(chǎn)生的最大相角由a決定a越小,即兩個(gè)轉(zhuǎn)折頻率距13通常，校正是先滿(mǎn)足穩(wěn)態(tài)誤差的要求，增加校正裝置最好不要影響低頻段，上述無(wú)源網(wǎng)絡(luò)低頻端有衰減，我們先增加一個(gè)增益的比例環(huán)節(jié)或?qū)⒐逃邢到y(tǒng)的增益提高Kc，相應(yīng)的頻率特性如圖。20lgKC=-20lga通常，校正是先滿(mǎn)足穩(wěn)態(tài)誤差的要求，增加校正裝置最好不要影響14二、相位滯后校正裝置-20lgb滯后校正環(huán)節(jié)產(chǎn)生的滯后相角，不能改善系統(tǒng)性能，用于校正是它在中、高頻段的衰減作用。在ω=ωm處它產(chǎn)生最大滯后相角二、相位滯后校正裝置-20lgb滯后校正環(huán)節(jié)產(chǎn)生的滯后相角，15三、相位滯后-超前校正裝置

可求:令：三、相位滯后-超前校正裝置可求:令：16不在中點(diǎn)衰減中頻段增益使正相角加在穿越頻率附近不希望的相角滯后低頻段零分貝線(xiàn)不影響精度高頻段零分貝線(xiàn)不影響抗擾性能過(guò)渡斜率±20dB/dec不在中點(diǎn)衰減中頻段增益使正相角加在穿越頻率附近不希望的相角滯17四、有源校正裝置I、PI、PID參考書(shū)p230中表6-3-2要求：推導(dǎo)傳遞函數(shù)、畫(huà)Bode圖、根據(jù)Bode圖分析校正裝置的作用四、有源校正裝置I、PI、PID參考書(shū)p230中表18§6-5串聯(lián)校正的設(shè)計(jì)●指標(biāo)：通常給▲串聯(lián)校正希望系統(tǒng)=校正裝置+固有系統(tǒng)3、并用=滯后-超前§6-5串聯(lián)校正的設(shè)計(jì)●指標(biāo)：通常給▲串聯(lián)校正希望系統(tǒng)=19★按照期望特性設(shè)計(jì)★反饋校正★按照期望特性設(shè)計(jì)★反饋校正20一、串聯(lián)超前校正一個(gè)積分環(huán)節(jié)一個(gè)慣性環(huán)節(jié)：轉(zhuǎn)折頻率w=1，畫(huà)出Bode圖如下::低頻段是一條過(guò)點(diǎn)A的斜率為-20dB/dec的直線(xiàn)在=1處斜率轉(zhuǎn)折為-40dB/dec:=1處的幅值，設(shè)在A點(diǎn)試求串聯(lián)超前校正裝置參數(shù)。一、串聯(lián)超前校正一個(gè)積分環(huán)節(jié)一個(gè)慣性環(huán)節(jié)：轉(zhuǎn)折頻率w21計(jì)算方法一：計(jì)算方法二：相角裕量：=16.1°計(jì)算方法一：計(jì)算方法二：相角裕量：=16.1°22怎樣加？要使校正裝置產(chǎn)生最大的效果，應(yīng)使最大的超前角加在穿越頻率處使m=c行不行？在m=c0時(shí)該處相角確實(shí)增加了23.9°但是：由于增加校正裝置后，幅頻特性也隨之改變，在c0處幅值增加了也就是說(shuō)，校正后穿越頻率改變了，因而，不僅沒(méi)有用上最大超前相角，而且，原系統(tǒng)的相角又滯后了一些怎樣加？要使校正裝置產(chǎn)生最大的效果，應(yīng)使m=c行23因此，要使校正裝置產(chǎn)生最大的效果，應(yīng)使最大的超前角加在校正后的穿越頻率處由此，要解決兩個(gè)問(wèn)題：1、如何確定校正后的穿越頻率？2、校正后的穿越頻率處原系統(tǒng)的相角是多少？

由于校正后穿越頻率的提高而使原有系統(tǒng)的相角滯后更多，這個(gè)增加的滯后角ε也應(yīng)由校正裝置補(bǔ)償也就是說(shuō)，校正后穿越頻率改變了，不再是c0了，因而，不僅沒(méi)有用上最大超前相角，而且，原系統(tǒng)的相角又滯后了一些（校正后穿越頻率變大了）ε通常是估計(jì)出來(lái)的,根據(jù)是:1、原系統(tǒng)的大??；小則校正后c增加多,ε應(yīng)大些2、原系統(tǒng)在原穿越頻率附近相角變化的情況，（滯后）變化快，ε應(yīng)大些因此，要使校正裝置產(chǎn)生最大的效果，應(yīng)使最大的超前角加在校正后24通常，ε

取5°~15°.根據(jù):1、原系統(tǒng)已有16.1°，m不大,不會(huì)太小，校正裝置產(chǎn)生的增益不大，c增加不多，ε不必太大2、系統(tǒng)在原穿越頻率附近相角變化的情況比較平緩3、取整數(shù)為了計(jì)算方便。只要兩個(gè)轉(zhuǎn)折頻率比=0.33，就能產(chǎn)生30°超前相角通常，ε取5°~15°.根據(jù):只要兩個(gè)轉(zhuǎn)折頻率比=0.325為了使校正裝置產(chǎn)生最大的效果，使最大的超前角加在校正后的穿越頻率處，即：m=c(校正后)確定c方法：使L0()|c=10lg因?yàn)?L()=L0()+LC()而L(c)=0所以:L0(c)=-LC(m)這樣，使最大的超前角加在校正后的穿越頻率處為了使校正裝置產(chǎn)生最大的效果，使最大的超前角加在校正后的穿越26完整解題如下:解:1、確定K值：令K=Kv=122、畫(huà)滿(mǎn)足Kv要求后的固有系統(tǒng)BODE圖并求出固有系統(tǒng)的穿越頻率c和相位裕量(c)本題已求出固有系統(tǒng)的穿越頻率c=3.464（1/sec）相位裕量(c)=16.1°3、求應(yīng)增加的相角m求出應(yīng)增加的相角m=30°（ε取6.1°）4、求校正裝置兩個(gè)轉(zhuǎn)折頻率寬度（=0.333）完整解題如下:解:1、確定K值：令K=Kv=122、畫(huà)滿(mǎn)足K275、確定c的位置使L0()|c=10lg計(jì)算方法也有兩種：一、按右圖：二、一樣結(jié)果確定了c以后，使c=m，就可以完全利用校正裝置的最大相角，并且，和已求出的可共同確定校正裝置的兩個(gè)轉(zhuǎn)折頻率5、確定c的位置使L0()|c=10lg計(jì)算方法也有286、確定校正裝置參數(shù)7、檢驗(yàn):8、完成校正后的Bode圖，標(biāo)注單位、數(shù)值等6、確定校正裝置參數(shù)7、檢驗(yàn):8、完成校正后的Bode圖，標(biāo)291、最大的超前角加在校正后的穿越頻率處,系統(tǒng)相對(duì)穩(wěn)定性得到滿(mǎn)足、校正后c提高使系統(tǒng)的快速性也提高；2、低頻段：斜率-20dB/dec，系統(tǒng)含一個(gè)積分環(huán)節(jié)，又，增益21.6dB,滿(mǎn)足Kv=12;3、高頻段：增益提高了，抗擾性能相對(duì)降低。1-20dB/dec-40dB/dec-40dB/dec-20dB/dec2cFc(w)F(w)G(wc)L(w)1、最大的超前角加在校正后的穿越頻率處,系統(tǒng)相對(duì)穩(wěn)定性得到30串聯(lián)超前校正步驟小結(jié)：7、檢驗(yàn)6、確定校正裝置參數(shù)8、完成校正后的Bode圖，標(biāo)注單位、數(shù)值等注：如果要求計(jì)算電路參數(shù)，先任取某一個(gè)，再用下式求另兩個(gè)：串聯(lián)超前校正步驟小結(jié)：7、檢驗(yàn)6、確定校正裝置參數(shù)8、完成校31關(guān)于超前校正的討論：關(guān)于超前校正的討論：32二、串聯(lián)滯后校正分析：K>=5,這里是I型系統(tǒng)，K=Kv取=5，取>5精度高，但可能會(huì)引起校正實(shí)現(xiàn)困難；g>=40度,也取下限；和超前校正一樣，先滿(mǎn)足精度的要求再加校正裝置滿(mǎn)足相位裕量；wc是系統(tǒng)的快速性要求，因?yàn)闇笮Ｕ龝?huì)引起剪切頻率降低，太低的剪切頻率會(huì)使系統(tǒng)響應(yīng)遲緩，在設(shè)計(jì)過(guò)程中給予考慮。二、串聯(lián)滯后校正分析：K>=5,這里是I型系統(tǒng)，K=Kv取=33一個(gè)積分環(huán)節(jié)兩個(gè)慣性環(huán)節(jié)：轉(zhuǎn)折頻率w1=1，畫(huà)出Bode圖如下::低頻段是一條過(guò)點(diǎn)A的斜率為-20dB/dec的直線(xiàn)在1=1處斜率轉(zhuǎn)折為-40dB/dec:=1處的幅值，設(shè)為A點(diǎn)在2=4處斜率轉(zhuǎn)折為-60dB/dec轉(zhuǎn)折頻率w2=4，一個(gè)積分環(huán)節(jié)兩個(gè)慣性環(huán)節(jié)：轉(zhuǎn)折頻率w1=1，畫(huà)出Bod34w1w214dBA

.-20dB/dec-40dB/dec-60dB/dec514=40(lgwc-lg1)wc=2.24原系統(tǒng)不能滿(mǎn)足要求；滯后校正裝置又不能產(chǎn)生超前相角；但原系統(tǒng)在低頻段的滯后角比較小，如果剪切頻率在低頻段，則系統(tǒng)就有足夠的相位裕量； 滯后校正裝置的幅頻特性在高頻段可以產(chǎn)生 衰減作用，利用這個(gè)性能使原系統(tǒng)中、 高頻段衰減從而得到較大的裕量3、在原系統(tǒng)的相頻特性中找出滿(mǎn)足相位裕量下的頻率作為校正后系統(tǒng)的剪切頻率；4、求出在該頻率下原系統(tǒng)的增益；這個(gè)增益需要由校正裝置來(lái)抵消5、這個(gè)增益決定了校正裝置的中頻寬6、確定校正裝置的轉(zhuǎn)折頻率應(yīng)考慮其滯后角的影響，即，應(yīng)離開(kāi)新剪切頻率遠(yuǎn)些，也由于這個(gè)原因，之前確定新剪切頻率時(shí)應(yīng)留一些裕量wc相頻特性w1w214dBA.-20dB/dec-40dB/dec-35w1w2A

.-20dB/dec-40dB/dec-60dB/dec5wc45°wc21/t1/bt-20dB/decL0(w)L(w)f0(w)f(w)w1w2A.-20dB/dec-40dB/dec-60dB36自動(dòng)控制學(xué)理論第六章課件37串聯(lián)滯后校正步驟：6、檢驗(yàn)（不合格時(shí)返回步驟3重做）7、完成校正后的Bode圖，標(biāo)注單位、數(shù)值等（如果限制c可以簡(jiǎn)單地取其下限作為校正后剪切頻率）串聯(lián)滯后校正步驟：6、檢驗(yàn)（不合格時(shí)返回步驟3重做）7、完成38討論-20lgb滯后校正環(huán)節(jié)產(chǎn)生的滯后相角，不能改善系統(tǒng)性能，用于校正是它在中、高頻段的衰減作用。滯后校正裝置討論-20lgb滯后校正環(huán)節(jié)產(chǎn)生的滯后相角，不能改善系統(tǒng)性39三、串聯(lián)相位遲后—超前校正期望特性做法：1、先滿(mǎn)足精度要求，并畫(huà)出原系統(tǒng)Bode圖；2、根據(jù)Bode定理，系統(tǒng)有較大的相位裕量，幅頻特性在剪切頻率附近的斜率應(yīng)當(dāng)是-20dB/dec,并且，還要有一定的寬度；3、確定寬度后，其低頻端按適當(dāng)斜率和原系統(tǒng)的低頻段相接，其高頻端取-40dB/dec以上斜率，以獲得好的高頻衰減特性，斜率的選擇關(guān)系到校正裝置的復(fù)雜程度，通常取原系統(tǒng)的斜率并隨之轉(zhuǎn)折；4、將期望特性和原系統(tǒng)特性相減就得到校正裝置的特性；（參見(jiàn)下圖）（參見(jiàn)下圖）（參見(jiàn)下圖）三、串聯(lián)相位遲后—超前校正期望特性做法：1、先滿(mǎn)足精度要求，40期望特性在這里轉(zhuǎn)折使校正裝置簡(jiǎn)單5倍頻低頻端轉(zhuǎn)折頻率選取高頻端轉(zhuǎn)折頻率選取期望特性在這里轉(zhuǎn)折5倍頻低頻端轉(zhuǎn)折頻率選取高頻端轉(zhuǎn)折頻率選取413、滯后—超前校正裝置折衷的響應(yīng)特性（穩(wěn)態(tài)響應(yīng)和瞬態(tài)響應(yīng)均適當(dāng)改善）校正后系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)曲線(xiàn)對(duì)比校正后系統(tǒng)的單位速度響應(yīng)曲線(xiàn)對(duì)比1、超前校正裝置最快的響應(yīng)2、滯后校正裝置

系統(tǒng)響應(yīng)最緩慢但其單位速度響應(yīng)卻得到了明顯的改善超前、滯后、滯后-超前校正的比較3、滯后—超前校正裝置校正后系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)曲線(xiàn)對(duì)比校正后42工作機(jī)理超前校正 相位超前效應(yīng),附加增益補(bǔ)償衰減滯后校正高頻衰減特性工作效應(yīng)超前校正 增大了相位裕量和帶寬縮短瞬態(tài)晌應(yīng)時(shí)間 系統(tǒng)對(duì)噪聲更加敏感滯后校正 改善穩(wěn)態(tài)精度 帶寬減小滯后超前校正快速響應(yīng) 良好穩(wěn)態(tài)精度工作機(jī)理43§6-7

反饋和前饋復(fù)合控制前饋并聯(lián)反饋串聯(lián)§6-7反饋和前饋復(fù)合控制前饋并聯(lián)反饋串聯(lián)44復(fù)合控制的概念基于誤差控制的缺點(diǎn)只有當(dāng)系統(tǒng)產(chǎn)生誤差或干擾產(chǎn)生影響時(shí)，系統(tǒng)才被控制以消除誤差的影響。？若系統(tǒng)包含有很大時(shí)間常數(shù)的環(huán)節(jié)，或者系統(tǒng)響應(yīng)速度要求很高，調(diào)整速度就不能及時(shí)跟隨輸入信號(hào)或干擾信號(hào)的變化。從而當(dāng)輸入或干擾變化較快時(shí)，會(huì)使系統(tǒng)經(jīng)常處于具有較大誤差的狀態(tài)。為了減小或消除系統(tǒng)在特定輸入作用下的穩(wěn)態(tài)誤差，可提高系統(tǒng)開(kāi)環(huán)增益或型次。？這兩種方法均會(huì)影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

通過(guò)適當(dāng)選擇系統(tǒng)帶寬可以抑制高頻擾動(dòng)？但對(duì)低頻擾動(dòng)缺無(wú)能為力。特別是存在低頻強(qiáng)擾動(dòng)時(shí)，一般的反饋控制校正方法很難滿(mǎn)足系統(tǒng)高性能的要求。解決辦法：引入誤差補(bǔ)償通路，與原來(lái)的反饋控制一起進(jìn)行復(fù)合控制。復(fù)合控制的概念基于誤差控制的缺點(diǎn)為了減小或消除系統(tǒng)在特定輸入45復(fù)合控制：通過(guò)在系統(tǒng)中引入輸入或擾動(dòng)作用的開(kāi)環(huán)誤差補(bǔ)償通路（順饋或前饋通路），與原來(lái)的反饋控制回路一起實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的高精度控制。按輸入(順饋)補(bǔ)償?shù)膹?fù)合校正按擾動(dòng)(前饋)補(bǔ)償?shù)膹?fù)合校正復(fù)合控制：通過(guò)在系統(tǒng)中引入輸入或擾動(dòng)作用的開(kāi)環(huán)誤差補(bǔ)償通路（46順饋或前饋控制在控制系統(tǒng)中可同時(shí)采用。從抑制擾動(dòng)，減小誤差的角度看，復(fù)合控制可以減輕反饋控制的負(fù)擔(dān)。引入復(fù)合控制的系統(tǒng)，反饋回路的增益可以取得小一些，從而有利于系統(tǒng)穩(wěn)定。順饋或前饋是開(kāi)環(huán)控制方式。元器件應(yīng)具有較高的參數(shù)穩(wěn)定性。否則將削弱補(bǔ)償效果，并給系統(tǒng)輸出造成新的誤差。順饋或前饋控制在控制系統(tǒng)中可同時(shí)采用。47按輸入(順饋)補(bǔ)償?shù)膹?fù)合校正系統(tǒng)的偏差傳遞函數(shù)為：若選擇：即誤差完全通過(guò)順饋通路得到補(bǔ)償，系統(tǒng)既沒(méi)有動(dòng)態(tài)誤差也沒(méi)有穩(wěn)態(tài)誤差，在任何時(shí)刻都可以實(shí)現(xiàn)輸出立即復(fù)現(xiàn)輸入(不變性原理)，系統(tǒng)具有理想的時(shí)間響應(yīng)特性。按輸入(順饋)補(bǔ)償?shù)膹?fù)合校正系統(tǒng)的偏差傳遞函數(shù)為：若選擇：48無(wú)順饋補(bǔ)償時(shí)順饋補(bǔ)償后：順饋補(bǔ)償不改變系統(tǒng)的閉環(huán)特征多項(xiàng)式，即順饋補(bǔ)償不改變系統(tǒng)的穩(wěn)定性順饋補(bǔ)償采用了開(kāi)環(huán)控制方式補(bǔ)償輸入作用下的輸出誤差??！解決了一般反饋控制系統(tǒng)在提高控制精度與保證系統(tǒng)穩(wěn)定性之間存在的矛盾。無(wú)順饋補(bǔ)償時(shí)順饋補(bǔ)償后：順饋補(bǔ)償不改變系統(tǒng)的閉環(huán)特征多項(xiàng)式，49不引入補(bǔ)償裝置，則系統(tǒng)開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為Ⅰ型系統(tǒng),所以在速度輸入信號(hào)作用下,存在常值穩(wěn)態(tài)誤差不引入補(bǔ)償裝置，則系統(tǒng)開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)50如果取,則這樣即實(shí)現(xiàn)穩(wěn)態(tài)補(bǔ)償。如果取,則51引入按輸入補(bǔ)償?shù)淖饔肎c(s),則

如果選則但在物理上難以實(shí)現(xiàn)。引入按輸入補(bǔ)償?shù)淖饔肎c(s),則52按擾動(dòng)(前饋)補(bǔ)償?shù)膹?fù)合校正若擾動(dòng)信號(hào)可量測(cè)，則可采用前饋補(bǔ)償。擾動(dòng)作用下的閉環(huán)傳遞函數(shù)為擾動(dòng)作用下的誤差為按擾動(dòng)(前饋)補(bǔ)償?shù)膹?fù)合校正若擾動(dòng)信號(hào)可量測(cè)，則可采用前饋補(bǔ)53擾動(dòng)前饋也不改變系統(tǒng)閉環(huán)特征方程，即對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性無(wú)影響。主要擾動(dòng)引起的誤差，由前饋通道進(jìn)行全部或部分補(bǔ)償。次要擾動(dòng)引起的誤差由反饋控制予以抑制。擾動(dòng)前饋也不改變系統(tǒng)閉環(huán)特征方程，即對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性無(wú)影響。54例:系統(tǒng)輸出:-R(s)=0N(s)C(s)補(bǔ)償裝置放大器濾波器例:-R(s)=0N(s)C(s)補(bǔ)償裝置放大器濾波器55若選則系統(tǒng)的輸出不受擾動(dòng)的影響,但不容易物理實(shí)現(xiàn)。因?yàn)橐话阄锢硐到y(tǒng)的傳遞函數(shù)都是分母的階次高于或等于分子的階次。如果選則在穩(wěn)態(tài)情況下,這就是穩(wěn)態(tài)全補(bǔ)償,實(shí)現(xiàn)很方便。若選56第八節(jié)MATLAB在線(xiàn)性系統(tǒng)校正中的應(yīng)用用MATLAB分析PID校正系統(tǒng)PID控制器的傳遞函數(shù)例:單位反饋系統(tǒng)被控對(duì)象的傳遞函數(shù)為PID調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)比較校正前后系統(tǒng)的頻率特性和單位階躍響應(yīng)第八節(jié)MATLAB在線(xiàn)性系統(tǒng)校正中的應(yīng)用用MATL571、繪制未校正系統(tǒng)的伯德圖num=35den1=[0.000010.00310.21510][mag1,phase1,w]=bode(num1,den1)margin(mag3,phase3,w)2、分析校正后的頻率特性1、繪制未校正系統(tǒng)的伯德圖num=352、分析校正后的頻率特58num3=[7105350]den3=[0.000010.00310.215100][mag3,phase3,w]=bode(num3,den3)margin(mag3,phase3,w)3、求校正前后的單位階躍響應(yīng)t=[0:0.02:5][numc1,denc1]=cloop(num1,den1)y1=step(numc1,denc1,t)[numc3,denc3]=cloop(num3,den3)y3=step(numc3,denc3,t)plot(t,[y1,y3]);gridnum3=[7105350]3、求校正前后的單位階躍59自動(dòng)控制學(xué)理論第六章課件60小結(jié)１、基本控制規(guī)律：比例（Ｐ）、微分（Ｉ）、積分（Ｄ）２、設(shè)計(jì)校正裝置的本質(zhì)

系統(tǒng)極點(diǎn)的配置系統(tǒng)濾波特性的匹配３、實(shí)現(xiàn)極點(diǎn)配置或?yàn)V波特性的匹配的手段

引入能提供基本控制規(guī)律的校正裝置４、校正裝置的分類(lèi)

串聯(lián)、并聯(lián)有源和無(wú)源超前和滯后５、串聯(lián)校正和反饋校正的特點(diǎn)６、頻率設(shè)計(jì)方法７、ＭＡＴＬＡＢ在ＰＩＤ控制器設(shè)計(jì)中的應(yīng)用小結(jié)１、基本控制規(guī)律：比例（Ｐ）、微分（Ｉ）、61-第六章完-第六章完62第六章§6-3常用校正裝置及其特性§6-5串聯(lián)校正的設(shè)計(jì)

§6-7

反饋和前饋復(fù)合控制線(xiàn)性系統(tǒng)的校正§6-1

線(xiàn)性系統(tǒng)校正的概念§6-2線(xiàn)性系統(tǒng)的基本控制規(guī)律第六章§6-3常用校正裝置及其特性§6-5串聯(lián)校正的設(shè)計(jì)63●分析：已知系統(tǒng)模型參數(shù)←分析法或?qū)嶒?yàn)法求取。求系統(tǒng)性能指標(biāo)?！裨O(shè)計(jì)：已知系統(tǒng)所要完成的任務(wù)、被控量、性能指標(biāo)以及可靠性、經(jīng)濟(jì)性、體積、重量、等等。求系統(tǒng)部件、結(jié)構(gòu)參數(shù)控制理論的任務(wù)：系統(tǒng)分析、系統(tǒng)設(shè)計(jì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程：提出設(shè)計(jì)要求：設(shè)計(jì)固有系統(tǒng)加校正裝置（并校驗(yàn)結(jié)果）得希望系統(tǒng)§6-1線(xiàn)性系統(tǒng)校正的概念●分析：已知系統(tǒng)模型參數(shù)←分析法或?qū)嶒?yàn)法求取。64為使系統(tǒng)有較好的性能，一般均采用反饋控制初步搭成系統(tǒng)，只K可調(diào)，其余基本不再改變。如果不能滿(mǎn)足要求，三大指標(biāo)必須進(jìn)行校正----加校正裝置●校正：已知固有系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、參數(shù)、性能指標(biāo)求校正裝置的形式校正裝置的參數(shù)為使系統(tǒng)有較好的性能，一般均采用反饋控制初步搭成系統(tǒng)，只K可65●

校正分類(lèi)：1、按結(jié)構(gòu)形式分串、并、串并、順饋、反饋等。①串聯(lián)校正：G(s)=Gc(s)*Go(s)Bode圖：L()=Lc()+L0()改變bode圖的形狀：增益、相角。增加開(kāi)環(huán)零、極點(diǎn)Pc、Zc校正裝置的形式有多種： 可按結(jié)構(gòu)、按作用等來(lái)分類(lèi)●校正分類(lèi)：1、按結(jié)構(gòu)形式分串、并、串并、順饋、反66相位超前、相位滯后、相位滯后－超前②局部反饋校正:用局部反饋的場(chǎng)合比較多，用于改善固有系統(tǒng)中某些部件的性能。④復(fù)合校正:③前饋（順饋）:2、按裝置作用：3、含源與否有源無(wú)源4、按響應(yīng)特性校正：按期望特性校正前饋+反饋：反饋前饋工程設(shè)計(jì)法：二階最佳、三階最佳相位超前、相位滯后、②局部反饋校正:用局部反饋的場(chǎng)合比較④復(fù)67例：已知固有系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為：要求校正后Kv≥100（1/秒）即ess≤0.01,Mr≤1.25討論：如右圖所示，怎么辦？若滿(mǎn)足Mr=1.25K=1不符合ess≤0.01若滿(mǎn)足Kv=100即K=100系統(tǒng)不穩(wěn)定頻率法校正思路先滿(mǎn)足穩(wěn)態(tài)誤差要求用曲線(xiàn)①在中、高頻段校正裝置產(chǎn)生作用：衰減幅值，或增加相角，曲線(xiàn)逐漸過(guò)渡到②，以滿(mǎn)足Mr要求①②例：已知固有系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為：要求校正后Kv≥100（68系統(tǒng)校正過(guò)程：分析原有系統(tǒng)性能指標(biāo)確定校正裝置加校正裝置、校驗(yàn)結(jié)果得希望系統(tǒng)計(jì)算校正裝置元件參數(shù)系統(tǒng)校正過(guò)程：分析原有系統(tǒng)性能指標(biāo)確定校69§6-2

線(xiàn)性系統(tǒng)的基本控制規(guī)律一、PD串聯(lián)校正設(shè)C(t)、e(t)如圖。用P校正(kP)因de/dt為負(fù),校正裝置的輸出將變小,從而使輸出上升變慢,若參數(shù)調(diào)整合適，可使C(t)超調(diào)小或不超調(diào)。但,由于此時(shí)的|-de/dt|很大,誤差將往負(fù)方向繼續(xù)增加,也就是系統(tǒng)一定產(chǎn)生超調(diào);當(dāng)C(t)第一次到達(dá)c(∞)處系統(tǒng)誤差等于零;用PD校正(kP+kDS)m(t)=kP+kD*de(t)/dtm(t)=kP*e(t)§6-2線(xiàn)性系統(tǒng)的基本控制規(guī)律一、PD串聯(lián)校正設(shè)C(t70例:二階系統(tǒng)根軌跡如圖串聯(lián)PD校正,就是增加一個(gè)開(kāi)環(huán)零點(diǎn),可以抑制超調(diào).用根軌跡分析微分作用越強(qiáng)(KD越大),即，零點(diǎn)越靠近虛軸，作用越明顯，K↑,也可以使超調(diào)降低。僅采用比例校正，Kp↑(即K↑),特征根離實(shí)軸越遠(yuǎn),振蕩加劇從而超調(diào)↑Kp,可以降低超調(diào)，但精度也隨之降低。例:二階系統(tǒng)根軌跡如圖串聯(lián)PD校正,就是增加一個(gè)開(kāi)環(huán)零點(diǎn),可71 其相角大于零。與固有系統(tǒng)串聯(lián)后，使系統(tǒng)增加了相角穩(wěn)定裕量。用頻率法分析用PD校正Gc(s)=kP+kDS二、PI串聯(lián)校正串聯(lián)1/S提高系統(tǒng)型號(hào)、精度提高但由于相角小于零，穩(wěn)定性降低。用PI校正1、改善某一環(huán)節(jié)特性。2、改善閉環(huán)系統(tǒng)阻尼。三、反饋校正（改善某一擾動(dòng)較大或慣性較大的環(huán)節(jié)） 其相角大于零。用頻率法分析用PD校正Gc(s)72§6－3常用校正裝置及其特性一、相位超前校正網(wǎng)絡(luò)無(wú)源阻容網(wǎng)絡(luò)組成的裝置§6－3常用校正裝置及其特性一、相位超前校正網(wǎng)絡(luò)無(wú)源阻容網(wǎng)73Bode圖20lgawmBode圖20lgawm74校正裝置能產(chǎn)生的最大相角由a決定a越小,即兩個(gè)轉(zhuǎn)折頻率距離越遠(yuǎn)，所產(chǎn)生的相角就越大，它們的關(guān)系不是正比例關(guān)系，當(dāng)小于0.05后，a再小就沒(méi)有太大意義了，不僅相角增加不多，還因它的中、高頻增益太大，將導(dǎo)致剪切頻率提高太大，反而影響校正效果。20lga校正裝置能產(chǎn)生的最大相角由a決定a越小,即兩個(gè)轉(zhuǎn)折頻率距75通常，校正是先滿(mǎn)足穩(wěn)態(tài)誤差的要求，增加校正裝置最好不要影響低頻段，上述無(wú)源網(wǎng)絡(luò)低頻端有衰減，我們先增加一個(gè)增益的比例環(huán)節(jié)或?qū)⒐逃邢到y(tǒng)的增益提高Kc，相應(yīng)的頻率特性如圖。20lgKC=-20lga通常，校正是先滿(mǎn)足穩(wěn)態(tài)誤差的要求，增加校正裝置最好不要影響76二、相位滯后校正裝置-20lgb滯后校正環(huán)節(jié)產(chǎn)生的滯后相角，不能改善系統(tǒng)性能，用于校正是它在中、高頻段的衰減作用。在ω=ωm處它產(chǎn)生最大滯后相角二、相位滯后校正裝置-20lgb滯后校正環(huán)節(jié)產(chǎn)生的滯后相角，77三、相位滯后-超前校正裝置

可求:令：三、相位滯后-超前校正裝置可求:令：78不在中點(diǎn)衰減中頻段增益使正相角加在穿越頻率附近不希望的相角滯后低頻段零分貝線(xiàn)不影響精度高頻段零分貝線(xiàn)不影響抗擾性能過(guò)渡斜率±20dB/dec不在中點(diǎn)衰減中頻段增益使正相角加在穿越頻率附近不希望的相角滯79四、有源校正裝置I、PI、PID參考書(shū)p230中表6-3-2要求：推導(dǎo)傳遞函數(shù)、畫(huà)Bode圖、根據(jù)Bode圖分析校正裝置的作用四、有源校正裝置I、PI、PID參考書(shū)p230中表80§6-5串聯(lián)校正的設(shè)計(jì)●指標(biāo)：通常給▲串聯(lián)校正希望系統(tǒng)=校正裝置+固有系統(tǒng)3、并用=滯后-超前§6-5串聯(lián)校正的設(shè)計(jì)●指標(biāo)：通常給▲串聯(lián)校正希望系統(tǒng)=81★按照期望特性設(shè)計(jì)★反饋校正★按照期望特性設(shè)計(jì)★反饋校正82一、串聯(lián)超前校正一個(gè)積分環(huán)節(jié)一個(gè)慣性環(huán)節(jié)：轉(zhuǎn)折頻率w=1，畫(huà)出Bode圖如下::低頻段是一條過(guò)點(diǎn)A的斜率為-20dB/dec的直線(xiàn)在=1處斜率轉(zhuǎn)折為-40dB/dec:=1處的幅值，設(shè)在A點(diǎn)試求串聯(lián)超前校正裝置參數(shù)。一、串聯(lián)超前校正一個(gè)積分環(huán)節(jié)一個(gè)慣性環(huán)節(jié)：轉(zhuǎn)折頻率w83計(jì)算方法一：計(jì)算方法二：相角裕量：=16.1°計(jì)算方法一：計(jì)算方法二：相角裕量：=16.1°84怎樣加？要使校正裝置產(chǎn)生最大的效果，應(yīng)使最大的超前角加在穿越頻率處使m=c行不行？在m=c0時(shí)該處相角確實(shí)增加了23.9°但是：由于增加校正裝置后，幅頻特性也隨之改變，在c0處幅值增加了也就是說(shuō)，校正后穿越頻率改變了，因而，不僅沒(méi)有用上最大超前相角，而且，原系統(tǒng)的相角又滯后了一些怎樣加？要使校正裝置產(chǎn)生最大的效果，應(yīng)使m=c行85因此，要使校正裝置產(chǎn)生最大的效果，應(yīng)使最大的超前角加在校正后的穿越頻率處由此，要解決兩個(gè)問(wèn)題：1、如何確定校正后的穿越頻率？2、校正后的穿越頻率處原系統(tǒng)的相角是多少？

由于校正后穿越頻率的提高而使原有系統(tǒng)的相角滯后更多，這個(gè)增加的滯后角ε也應(yīng)由校正裝置補(bǔ)償也就是說(shuō)，校正后穿越頻率改變了，不再是c0了，因而，不僅沒(méi)有用上最大超前相角，而且，原系統(tǒng)的相角又滯后了一些（校正后穿越頻率變大了）ε通常是估計(jì)出來(lái)的,根據(jù)是:1、原系統(tǒng)的大??；小則校正后c增加多,ε應(yīng)大些2、原系統(tǒng)在原穿越頻率附近相角變化的情況，（滯后）變化快，ε應(yīng)大些因此，要使校正裝置產(chǎn)生最大的效果，應(yīng)使最大的超前角加在校正后86通常，ε

取5°~15°.根據(jù):1、原系統(tǒng)已有16.1°，m不大,不會(huì)太小，校正裝置產(chǎn)生的增益不大，c增加不多，ε不必太大2、系統(tǒng)在原穿越頻率附近相角變化的情況比較平緩3、取整數(shù)為了計(jì)算方便。只要兩個(gè)轉(zhuǎn)折頻率比=0.33，就能產(chǎn)生30°超前相角通常，ε取5°~15°.根據(jù):只要兩個(gè)轉(zhuǎn)折頻率比=0.387為了使校正裝置產(chǎn)生最大的效果，使最大的超前角加在校正后的穿越頻率處，即：m=c(校正后)確定c方法：使L0()|c=10lg因?yàn)?L()=L0()+LC()而L(c)=0所以:L0(c)=-LC(m)這樣，使最大的超前角加在校正后的穿越頻率處為了使校正裝置產(chǎn)生最大的效果，使最大的超前角加在校正后的穿越88完整解題如下:解:1、確定K值：令K=Kv=122、畫(huà)滿(mǎn)足Kv要求后的固有系統(tǒng)BODE圖并求出固有系統(tǒng)的穿越頻率c和相位裕量(c)本題已求出固有系統(tǒng)的穿越頻率c=3.464（1/sec）相位裕量(c)=16.1°3、求應(yīng)增加的相角m求出應(yīng)增加的相角m=30°（ε取6.1°）4、求校正裝置兩個(gè)轉(zhuǎn)折頻率寬度（=0.333）完整解題如下:解:1、確定K值：令K=Kv=122、畫(huà)滿(mǎn)足K895、確定c的位置使L0()|c=10lg計(jì)算方法也有兩種：一、按右圖：二、一樣結(jié)果確定了c以后，使c=m，就可以完全利用校正裝置的最大相角，并且，和已求出的可共同確定校正裝置的兩個(gè)轉(zhuǎn)折頻率5、確定c的位置使L0()|c=10lg計(jì)算方法也有906、確定校正裝置參數(shù)7、檢驗(yàn):8、完成校正后的Bode圖，標(biāo)注單位、數(shù)值等6、確定校正裝置參數(shù)7、檢驗(yàn):8、完成校正后的Bode圖，標(biāo)911、最大的超前角加在校正后的穿越頻率處,系統(tǒng)相對(duì)穩(wěn)定性得到滿(mǎn)足、校正后c提高使系統(tǒng)的快速性也提高；2、低頻段：斜率-20dB/dec，系統(tǒng)含一個(gè)積分環(huán)節(jié)，又，增益21.6dB,滿(mǎn)足Kv=12;3、高頻段：增益提高了，抗擾性能相對(duì)降低。1-20dB/dec-40dB/dec-40dB/dec-20dB/dec2cFc(w)F(w)G(wc)L(w)1、最大的超前角加在校正后的穿越頻率處,系統(tǒng)相對(duì)穩(wěn)定性得到92串聯(lián)超前校正步驟小結(jié)：7、檢驗(yàn)6、確定校正裝置參數(shù)8、完成校正后的Bode圖，標(biāo)注單位、數(shù)值等注：如果要求計(jì)算電路參數(shù)，先任取某一個(gè)，再用下式求另兩個(gè)：串聯(lián)超前校正步驟小結(jié)：7、檢驗(yàn)6、確定校正裝置參數(shù)8、完成校93關(guān)于超前校正的討論：關(guān)于超前校正的討論：94二、串聯(lián)滯后校正分析：K>=5,這里是I型系統(tǒng)，K=Kv取=5，取>5精度高，但可能會(huì)引起校正實(shí)現(xiàn)困難；g>=40度,也取下限；和超前校正一樣，先滿(mǎn)足精度的要求再加校正裝置滿(mǎn)足相位裕量；wc是系統(tǒng)的快速性要求，因?yàn)闇笮Ｕ龝?huì)引起剪切頻率降低，太低的剪切頻率會(huì)使系統(tǒng)響應(yīng)遲緩，在設(shè)計(jì)過(guò)程中給予考慮。二、串聯(lián)滯后校正分析：K>=5,這里是I型系統(tǒng)，K=Kv取=95一個(gè)積分環(huán)節(jié)兩個(gè)慣性環(huán)節(jié)：轉(zhuǎn)折頻率w1=1，畫(huà)出Bode圖如下::低頻段是一條過(guò)點(diǎn)A的斜率為-20dB/dec的直線(xiàn)在1=1處斜率轉(zhuǎn)折為-40dB/dec:=1處的幅值，設(shè)為A點(diǎn)在2=4處斜率轉(zhuǎn)折為-60dB/dec轉(zhuǎn)折頻率w2=4，一個(gè)積分環(huán)節(jié)兩個(gè)慣性環(huán)節(jié)：轉(zhuǎn)折頻率w1=1，畫(huà)出Bod96w1w214dBA

.-20dB/dec-40dB/dec-60dB/dec514=40(lgwc-lg1)wc=2.24原系統(tǒng)不能滿(mǎn)足要求；滯后校正裝置又不能產(chǎn)生超前相角；但原系統(tǒng)在低頻段的滯后角比較小，如果剪切頻率在低頻段，則系統(tǒng)就有足夠的相位裕量； 滯后校正裝置的幅頻特性在高頻段可以產(chǎn)生 衰減作用，利用這個(gè)性能使原系統(tǒng)中、 高頻段衰減從而得到較大的裕量3、在原系統(tǒng)的相頻特性中找出滿(mǎn)足相位裕量下的頻率作為校正后系統(tǒng)的剪切頻率；4、求出在該頻率下原系統(tǒng)的增益；這個(gè)增益需要由校正裝置來(lái)抵消5、這個(gè)增益決定了校正裝置的中頻寬6、確定校正裝置的轉(zhuǎn)折頻率應(yīng)考慮其滯后角的影響，即，應(yīng)離開(kāi)新剪切頻率遠(yuǎn)些，也由于這個(gè)原因，之前確定新剪切頻率時(shí)應(yīng)留一些裕量wc相頻特性w1w214dBA.-20dB/dec-40dB/dec-97w1w2A

.-20dB/dec-40dB/dec-60dB/dec5wc45°wc21/t1/bt-20dB/decL0(w)L(w)f0(w)f(w)w1w2A.-20dB/dec-40dB/dec-60dB98自動(dòng)控制學(xué)理論第六章課件99串聯(lián)滯后校正步驟：6、檢驗(yàn)（不合格時(shí)返回步驟3重做）7、完成校正后的Bode圖，標(biāo)注單位、數(shù)值等（如果限制c可以簡(jiǎn)單地取其下限作為校正后剪切頻率）串聯(lián)滯后校正步驟：6、檢驗(yàn)（不合格時(shí)返回步驟3重做）7、完成100討論-20lgb滯后校正環(huán)節(jié)產(chǎn)生的滯后相角，不能改善系統(tǒng)性能，用于校正是它在中、高頻段的衰減作用。滯后校正裝置討論-20lgb滯后校正環(huán)節(jié)產(chǎn)生的滯后相角，不能改善系統(tǒng)性101三、串聯(lián)相位遲后—超前校正期望特性做法：1、先滿(mǎn)足精度要求，并畫(huà)出原系統(tǒng)Bode圖；2、根據(jù)Bode定理，系統(tǒng)有較大的相位裕量，幅頻特性在剪切頻率附近的斜率應(yīng)當(dāng)是-20dB/dec,并且，還要有一定的寬度；3、確定寬度后，其低頻端按適當(dāng)斜率和原系統(tǒng)的低頻段相接，其高頻端取-40dB/dec以上斜率，以獲得好的高頻衰減特性，斜率的選擇關(guān)系到校正裝置的復(fù)雜程度，通常取原系統(tǒng)的斜率并隨之轉(zhuǎn)折；4、將期望特性和原系統(tǒng)特性相減就得到校正裝置的特性；（參見(jiàn)下圖）（參見(jiàn)下圖）（參見(jiàn)下圖）三、串聯(lián)相位遲后—超前校正期望特性做法：1、先滿(mǎn)足精度要求，102期望特性在這里轉(zhuǎn)折使校正裝置簡(jiǎn)單5倍頻低頻端轉(zhuǎn)折頻率選取高頻端轉(zhuǎn)折頻率選取期望特性在這里轉(zhuǎn)折5倍頻低頻端轉(zhuǎn)折頻率選取高頻端轉(zhuǎn)折頻率選取1033、滯后—超前校正裝置折衷的響應(yīng)特性（穩(wěn)態(tài)響應(yīng)和瞬態(tài)響應(yīng)均適當(dāng)改善）校正后系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)曲線(xiàn)對(duì)比校正后系統(tǒng)的單位速度響應(yīng)曲線(xiàn)對(duì)比1、超前校正裝置最快的響應(yīng)2、滯后校正裝置

系統(tǒng)響應(yīng)最緩慢但其單位速度響應(yīng)卻得到了明顯的改善超前、滯后、滯后-超前校正的比較3、滯后—超前校正裝置校正后系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)曲線(xiàn)對(duì)比校正后104工作機(jī)理超前校正 相位超前效應(yīng),附加增益補(bǔ)償衰減滯后校正高頻衰減特性工作效應(yīng)超前校正 增大了相位裕量和帶寬縮短瞬態(tài)晌應(yīng)時(shí)間 系統(tǒng)對(duì)噪聲更加敏感滯后校正 改善穩(wěn)態(tài)精度 帶寬減小滯后超前校正快速響應(yīng) 良好穩(wěn)態(tài)精度工作機(jī)理105§6-7

反饋和前饋復(fù)合控制前饋并聯(lián)反饋串聯(lián)§6-7反饋和前饋復(fù)合控制前饋并聯(lián)反饋串聯(lián)106復(fù)合控制的概念基于誤差控制的缺點(diǎn)只有當(dāng)系統(tǒng)產(chǎn)生誤差或干擾產(chǎn)生影響時(shí)，系統(tǒng)才被控制以消除誤差的影響。？若系統(tǒng)包含有很大時(shí)間常數(shù)的環(huán)節(jié)，或者系統(tǒng)響應(yīng)速度要求很高，調(diào)整速度就不能及時(shí)跟隨輸入信號(hào)或干擾信號(hào)的變化。從而當(dāng)輸入或干擾變化較快時(shí)，會(huì)使系統(tǒng)經(jīng)常處于具有較大誤差的狀態(tài)。為了減小或消除系統(tǒng)在特定輸入作用下的穩(wěn)態(tài)誤差，可提高系統(tǒng)開(kāi)環(huán)增益或型次。？這兩種方法均會(huì)影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

通過(guò)適當(dāng)選擇系統(tǒng)帶寬可以抑制高頻擾動(dòng)？但對(duì)低頻擾動(dòng)缺無(wú)能為力。特別是存在低頻強(qiáng)擾動(dòng)時(shí)，一般的反饋控制校正方法很難滿(mǎn)足系統(tǒng)高性能的要求。解決辦法：引入誤差補(bǔ)償通路，與原來(lái)的反饋控制一起進(jìn)行復(fù)合控制。復(fù)合控制的概念基于誤差控制的缺點(diǎn)為了減小或消除系統(tǒng)在特定輸入107復(fù)合控制：通過(guò)在系統(tǒng)中引入輸入或擾動(dòng)作用的開(kāi)環(huán)誤差補(bǔ)償通路（順饋或前饋通路），與原來(lái)的反饋控制回路一起實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的高精度控制。按輸入(順饋)補(bǔ)償?shù)膹?fù)合校正按擾動(dòng)(前饋)補(bǔ)償?shù)膹?fù)合校正復(fù)合控制：通過(guò)在系統(tǒng)中引入輸入或擾動(dòng)作用的開(kāi)環(huán)誤差補(bǔ)償通路（108順饋或前饋控制在控制系統(tǒng)中可同時(shí)采用。從抑制擾動(dòng)，減小誤差的角度看，復(fù)合控制可以減輕反饋控制的負(fù)擔(dān)。引入復(fù)合控制的系統(tǒng)，反饋回路的增益可以取得小一些，從而有利于系統(tǒng)穩(wěn)定。順饋或前饋是開(kāi)環(huán)控制方式。元器件應(yīng)具有較高的參數(shù)穩(wěn)定性。否則將削弱補(bǔ)償效果，并給系統(tǒng)輸出造成新的誤差。順饋或前饋控制在控制系統(tǒng)中可同時(shí)采用。109按輸入(順饋