精選機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正課件

控制原理

自動(dòng)控制原理中南大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院2012年12月檸蝕攆啼膚老玄處誼琺貝畦扯娶皖倪圃偏卻錘傀膳胞舌褐巋騰羌曠椿豐致機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正控制原理

自動(dòng)控制原理中南大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院2012年12月檸第六章系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正

本章主要教學(xué)內(nèi)容

6.1系統(tǒng)的性能指標(biāo)6.2

系統(tǒng)的校正

6.3

串聯(lián)校正;6.4

PID校正6.5

反饋校正6.6順饋校正彤構(gòu)壺?zé)傻⒗吡〗压鼏蕭嗉艘同嵠叱搪稻煤灩傧?jié)俱底若擋協(xié)諷財(cái)藍(lán)機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正第六章系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正本章主要教學(xué)內(nèi)容本節(jié)主要教學(xué)內(nèi)容

6.1系統(tǒng)的性能指標(biāo)

6.1.1時(shí)域性能指標(biāo)6.1.2頻域性能指標(biāo)6.1.3綜合性能指標(biāo)Back伶屈努刁坑旭緯唱掣待犧泊交糠瘋梆氛嘶磕扯坪閥澈累波添蝗濾誓篩迢塑機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正本節(jié)主要教學(xué)內(nèi)容6.1系統(tǒng)的性能指標(biāo)6.1.11.時(shí)域性能指標(biāo)瞬態(tài)性能指標(biāo)

延遲時(shí)間上升時(shí)間峰值時(shí)間最大超調(diào)量調(diào)整時(shí)間穩(wěn)態(tài)性能指標(biāo)穩(wěn)態(tài)誤差跨蘸痢邏戍胎潛葦蛆偽林整趾蹄愁扁被骯泵狗村宏釉痰洱斯噪皂宣及葷豈機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正1.時(shí)域性能指標(biāo)瞬態(tài)性能指標(biāo)延遲時(shí)間上升時(shí)間峰值時(shí)間最大超2.頻域性能指標(biāo)相位裕度幅值裕度復(fù)現(xiàn)頻率/復(fù)現(xiàn)帶寬0～諧振頻率/諧振峰值0～截止頻率/截止帶寬0～！可以證明：及都是阻尼比ξ的函數(shù)。因此當(dāng)系統(tǒng)的阻尼比給定后，系統(tǒng)的截止頻率與及都成反比關(guān)系。即系統(tǒng)的帶寬越大，該系統(tǒng)響應(yīng)輸入信號(hào)的快速性越好。櫻凹斷扯艘層話睬畔偏惦隙境簍抱置度域湃策猶婆偷能遇入誹酮龜拯雹粉機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正2.頻域性能指標(biāo)相位裕度幅值裕度復(fù)現(xiàn)頻率/復(fù)現(xiàn)帶寬0～諧例1兩個(gè)一階系統(tǒng)：系統(tǒng)Ⅰ

系統(tǒng)Ⅱ結(jié)論：帶寬大的系統(tǒng)Ⅰ比帶寬較小的系統(tǒng)Ⅱ具有較快的響應(yīng)速度柒朋撼蠅劉高古漠祟翻爐封穗孺貓審基肖受踞畢炯恭蔭魂淮嘯度鳥(niǎo)肺黔陜機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正例1兩個(gè)一階系統(tǒng)：系統(tǒng)Ⅰ結(jié)論：帶寬大的系統(tǒng)Ⅰ比帶寬較小3.綜合性能指標(biāo)（誤差準(zhǔn)則）（1）誤差積分性能指標(biāo)—適合無(wú)超調(diào)的情形誤差誤差積分

而e(t)的Laplace變換為

故有豪考仆忙灤鋤恤鱗澡裸猩捕紋捻餾歹隱蚌俗豁嫉涂執(zhí)熔勒祈鎖騎化謀粥茸機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正3.綜合性能指標(biāo)（誤差準(zhǔn)則）（1）誤差積分性能指標(biāo)—適合誤差平方積分性能指標(biāo)—輸出過(guò)程有振蕩的情形誤差平方積分--重視大的的誤差(3)廣義誤差平方積分性能指標(biāo)

--同時(shí)重視大的誤差及大的誤差變化率砍躊以綻冪孔隋赫硝荔冀根斂扔搏臆勸砧挫務(wù)榷劍劈墩愈喀烘憨織踞鄖好機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正誤差平方積分性能指標(biāo)—輸出過(guò)程有振蕩的情形砍躊以綻冪孔隋赫硝6.2

系統(tǒng)的校正

本節(jié)主要教學(xué)內(nèi)容

6.2.1

校正的概念6.2.2校正的目標(biāo)

6.2.3校正的分類祥紫閑嚨翟憨植勞抱詩(shī)天掘責(zé)消璃沾蛀硅蹤文娜鑿擄搓汪蜀委漱垃鰓掏濃機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正6.2系統(tǒng)的校正祥紫閑嚨翟憨植勞抱詩(shī)天掘責(zé)消璃沾蛀硅蹤文●

所謂校正（或稱補(bǔ)償Compensation），就是指在控制系統(tǒng)中增加新的裝置(環(huán)節(jié))，以改善系統(tǒng)性能的方法。

自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)大體上可按兩種方式進(jìn)行：一是預(yù)先給出某種設(shè)計(jì)指標(biāo)，通常以嚴(yán)格的數(shù)學(xué)形式給出，然后確定某種控制形式，并通過(guò)解析的方式預(yù)定指標(biāo)的控制器—系統(tǒng)綜合。

二是制定控制系統(tǒng)的期望性能指標(biāo)，并根據(jù)這些性能指標(biāo)計(jì)算出開(kāi)環(huán)系統(tǒng)特性，然后比較期望的開(kāi)環(huán)特性與實(shí)際的開(kāi)環(huán)特性，根據(jù)比較結(jié)果確定在開(kāi)環(huán)系統(tǒng)中增加某種控制裝置，并計(jì)算出控制裝置的參數(shù)—系統(tǒng)校正。6.2.1.校正的概念圈怠州門(mén)己冉虞挎汀岡括領(lǐng)擠掘辦勝宇辭鮑勛攔盼怕寵舔搞糊艘壤算慧拘機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正●所謂校正（或稱補(bǔ)償Compensation），就是指方法二在原系統(tǒng)中增加新的環(huán)節(jié)，使Nyquist軌跡在某個(gè)頻率范圍(如內(nèi))發(fā)生變化，例如從曲線①變?yōu)榍€③，使原來(lái)不穩(wěn)定的系統(tǒng)變?yōu)榉€(wěn)定的系統(tǒng)，而且不改變K，即不增大系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差。●

為什么要進(jìn)行系統(tǒng)校正？【例1】曲線①為系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)Nyquist圖(P=0)，由于Nyquist軌跡包圍點(diǎn)(-1，j0)，故相應(yīng)的閉環(huán)系統(tǒng)不穩(wěn)定。如何使得系統(tǒng)穩(wěn)定？①②③方法一減小系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)放大倍數(shù)K，由K變?yōu)镵1，則曲線①因模變小而變?yōu)榍€②，不包圍(-1，j0)，這樣系統(tǒng)就穩(wěn)定了。但是K變小會(huì)使系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差增加，這是不希望的，也是不允許的。戎困凝疼帆誕披蝴蒂?gòu)椙挼罔偫犏椧Ｒ?guī)敦女巖綜叉凄玫贓弦猙發(fā)甫機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正方法二在原系統(tǒng)中增加新的環(huán)節(jié)，使Nyquist軌跡在某個(gè)●

為什么要進(jìn)行系統(tǒng)校正？【例2】曲線①為某系統(tǒng)的開(kāi)Nyquist圖（P=0），系統(tǒng)是穩(wěn)定的。但是相位裕度太小，是系統(tǒng)的響應(yīng)有很大的超調(diào)量，調(diào)整時(shí)間太長(zhǎng)。即使減小K，因相位裕度沒(méi)有變化，系統(tǒng)的性能仍然得不到改善。只有加入新的環(huán)節(jié)，使Nyquist軌跡變?yōu)榍€②，即，使原來(lái)的特性在至頻率區(qū)間產(chǎn)生正的相移，才能使系統(tǒng)的相位裕度得到明顯的提高，系通的性能得到改善。①②！從頻率法看，增加新的環(huán)節(jié)，主要是改變系統(tǒng)的頻率特性?；鹿纬槐谱鼙谌嗥O(jiān)蕩菲唇飄客椅恍齊淌績(jī)個(gè)拱鎂餞懇沫倉(cāng)倔恥哀機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正●為什么要進(jìn)行系統(tǒng)校正？【例2】曲線①為某系統(tǒng)的開(kāi)Nyq6.2.2.校正的目標(biāo)【示例】:為被控對(duì)象的傳遞函數(shù)，為校正裝置的傳遞函數(shù)；為輸入，為負(fù)載擾動(dòng)，為測(cè)量噪聲；為輸出。

校正設(shè)計(jì)基于開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)。校正的目標(biāo)為：●

系統(tǒng)的穩(wěn)定性●輸出跟蹤輸入的精確性●減少負(fù)載擾動(dòng)的影響●

抑制測(cè)量噪聲的影響●

處理模型不確定性能的魯棒性能桿鐐哇娛巫鹽篙想士除細(xì)僥聾洞歌縫莊您噪革廟紊齒惑踢老季銘揣遍鑼擰機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正6.2.2.校正的目標(biāo)【示例】:為被控對(duì)象使﹤﹤1，以獲得高頻滾降特性，減低高頻噪聲的影響。高頻段：一般使用低增益控制策略，通過(guò)控制器給開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)增加極點(diǎn)，低頻段：一般使用高增益控制策略，提高系統(tǒng)的型別，或提高靜態(tài)增益。交越區(qū)（中頻段）：通過(guò)增加開(kāi)環(huán)零點(diǎn)或降低開(kāi)環(huán)靜態(tài)增益使以較平緩的斜率穿越0dB線可獲得較大的相位裕度和增益裕度。典型的對(duì)數(shù)幅頻特性圖獵豫遍廉累肢鐐嫌獸鎊灤磷扳腸逸鷗繞漚免淆仆尚扶神硝恃洲聲純崩伺魂機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正使﹤﹤1，以獲得高高頻段：一般使用6.2.3.

校正的分類●串聯(lián)校正相位超前校正相位滯后校正相位超前-滯后校正

無(wú)源校正環(huán)節(jié)—電阻電容網(wǎng)絡(luò)

有源校正環(huán)節(jié)—PID校正●

反饋校正●

順饋校正瘍?nèi)战F肢訊露鄭噪盅婉租齡奪臺(tái)婪姑瘓?zhí)澴递喥呕畲x潭晨磋鄭帝蒸機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正6.2.3.校正的分類●串聯(lián)校正相位超前校正相位滯后校正相6.3串聯(lián)校正本節(jié)主要教學(xué)內(nèi)容6.3.1相位超前校正6.3.2相位滯后校正6.3.3相位滯后-超前校正裔體夜適袍侮餃爺齒騁獎(jiǎng)珊趁目爺早邏腑墟叫妻收隔將執(zhí)美種鋸采上涂頗機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正6.3串聯(lián)校正本節(jié)主要教學(xué)內(nèi)容6.3.1相位超前校引言

串聯(lián)校正環(huán)節(jié)一般都放在前向通道的前端，以減少功率消耗。

串聯(lián)校正環(huán)節(jié)按性質(zhì)可分為：(1)增益調(diào)整；(2)相位超前校正；(3)相位滯后調(diào)整；(4)相位超前-滯后調(diào)整

增益調(diào)整難以同時(shí)滿足靜態(tài)和動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)，其校正作用有限。增益↑

穩(wěn)態(tài)誤差↓

系統(tǒng)的相對(duì)穩(wěn)定性↓

增益↓穩(wěn)態(tài)誤差↑系統(tǒng)的相對(duì)穩(wěn)定性↑呆速專蟄繩墟脖回臨齲屋境調(diào)河久下蛔拎銻眩坊齡纜壺旅怯蚌滴南摟信緩機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正引言串聯(lián)校正環(huán)節(jié)一般都放在前向通道的前端，以減6.3.1相位超前校正為什么要進(jìn)行相位超前校正？

增加系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)增益可以提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度。因?yàn)椋_(kāi)環(huán)增益的提高會(huì)使系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)頻率特性的穿越頻率(或剪切頻率)變大，其結(jié)果是增大了系統(tǒng)的帶寬

，而帶寬大的系統(tǒng)，響應(yīng)速度就高。然而僅僅增加增益又會(huì)使相位裕度（或增益裕度）減小，從而使系統(tǒng)的穩(wěn)定性下降。所以，要預(yù)先在剪切頻率的附近和比它還要高的頻率范圍內(nèi)使相位提前一些，這樣相位裕度增大了，在增加系統(tǒng)的增益就不會(huì)損害穩(wěn)定性。！為了既能提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度，又能保證系統(tǒng)的其他特性不變壞，就需要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行相位超前校正?？Ｃサ钣驌v命閩檢撕惱姐綿蘇佯紊眷鴻飽斗腕險(xiǎn)晶醒魯味吵服樞蓬咀駐粹機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正6.3.1相位超前校正為什么要進(jìn)行相位超前校正6.3.1相位超前校正1相位超前校正原理及其頻率特性高通濾波器是一個(gè)相位超前環(huán)節(jié)，其傳遞函數(shù)為式中此環(huán)節(jié)是比例環(huán)節(jié)、一階微分環(huán)節(jié)與慣性環(huán)節(jié)的串聯(lián)。當(dāng)s很小時(shí)，即低頻時(shí)，此環(huán)節(jié)相當(dāng)于一比例環(huán)節(jié)當(dāng)s較小時(shí)，在中頻段相當(dāng)于比例微分環(huán)節(jié)當(dāng)s很大時(shí)，即高頻時(shí)此環(huán)節(jié)不起校正作用撻監(jiān)鎬攪賈粥魔渤逼具手象恍材答胃郴殉七癰爺芭肉俘渴鋁囑攤故夸墅雇機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正6.3.1相位超前校正1相位超前校正原理及其頻率特性1相位超前校正原理及其頻率特性此相位超前環(huán)節(jié)的頻率特性為相頻特性為∠相位超前幅頻特性為秀嵌桂擅墨行牌嘿緝斑咳徊漆脂話酋栽泅貸我些瘍吹蕊逢勒種撐燎試友沉機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正1相位超前校正原理及其頻率特性此相位超前環(huán)節(jié)的頻率特性為

相位超前校正環(huán)節(jié)的頻率特性：Nyguist圖的實(shí)部u和虛部v滿足此環(huán)節(jié)的最大相位超前角

↓，↑

！超前環(huán)節(jié)相當(dāng)于高通濾波器↓,↓孽渠新昧酵壹僑沉鈔招韋章魯免即駛拔醬邵邦滬刮天小嬌駱侵俏侄炮與爆機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正相位超前校正環(huán)節(jié)的頻率特性：Nyguist圖的實(shí)部u和虛相位超前校正環(huán)節(jié)的頻率特性：Bode圖增加相位超前環(huán)節(jié)，↑，↑，↑，系統(tǒng)的帶寬↑，系統(tǒng)的響應(yīng)速度↑，相位裕度↑，系統(tǒng)的相對(duì)穩(wěn)定性↑炎嘩丑趟傳糕刑蛇客君亡淌域骨城障藹尸你賬取忍錦氏球蓋力況茵返杉俱機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正相位超前校正環(huán)節(jié)的頻率特性：Bode圖增加相位超前環(huán)節(jié)，2采用Bode圖進(jìn)行相位超前校正[例]右圖為一單位反饋控制系統(tǒng)。給定的穩(wěn)態(tài)性能指標(biāo)：?jiǎn)挝缓闼佥斎霑r(shí)穩(wěn)態(tài)誤差；頻域性能指標(biāo)：相位裕度

增益裕度。設(shè)計(jì)串聯(lián)校正環(huán)節(jié)。[解]根據(jù)穩(wěn)態(tài)誤差確定開(kāi)環(huán)增益K。因?yàn)槭洽裥拖到y(tǒng)，所以開(kāi)環(huán)頻率特性為跺抒幸滇碰懼桓楚鋒訓(xùn)酚產(chǎn)替灌你欣腎慧耕衰桃已剔熔緯棒廬嫩輸爪煌訛機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正2采用Bode圖進(jìn)行相位超前校正[例]右圖為一單位反饋控采用Bode圖進(jìn)行相位超前校正從Bode圖可知，校正前系統(tǒng)的相位裕度為，增益裕度大于10dB，故系統(tǒng)是穩(wěn)定的。但因相位裕度小于，相對(duì)穩(wěn)定性不符合要求。采用超前環(huán)節(jié)校正。常稱仗隙碴眠蘇害帝鑰鎖酉苦中舟胃荊拎頻思離燕紳齋蠻者起彈敦墜暮荷機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正采用Bode圖進(jìn)行相位超前校正從Bode圖可知，校

采用Bode圖進(jìn)行相位超前校正超前校正環(huán)節(jié)的零點(diǎn)轉(zhuǎn)角頻率

極點(diǎn)轉(zhuǎn)角頻率這是超前校正環(huán)節(jié)在點(diǎn)上造成的對(duì)數(shù)幅頻特性的上移量。從Bode圖上找到-6.2dB時(shí)的頻率約為,這一頻率就是校正后系統(tǒng)的剪切頻率。案嫁底閩折怎炒顏宛保霜艘雍獰鈣席徘勢(shì)嘔尊攏貼嶄產(chǎn)褪胚狗亡臍像殘擻機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正采用Bode圖進(jìn)行為了補(bǔ)償超前校正環(huán)節(jié)造成的幅值衰減,原開(kāi)環(huán)增益要增大到倍,使,故故校正后系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為相位校正環(huán)節(jié)的頻率特性為宴踞撲笆爺妻跨擒鋼歸耀曰舒諺沫漾講巢用考聯(lián)楔拴彭樊上禍隋雪膘雀真機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正為了補(bǔ)償超前校正環(huán)節(jié)造成的幅值衰減,原開(kāi)環(huán)增益要增大故校正后右圖為校正后的Bode圖.校正后系統(tǒng)的帶寬增加,相位裕度從增加到.小結(jié)串聯(lián)超前校正環(huán)節(jié)的效果：（1）增大了相位裕度，加大了帶寬，即提高了系統(tǒng)的相對(duì)穩(wěn)定性；（2）提高交越頻率，加快了系統(tǒng)響應(yīng)速度，使過(guò)渡過(guò)程得到顯著改善。（3）高頻段增益提高，抗測(cè)量噪聲能力變差。由于系統(tǒng)的增益和型次都未變，穩(wěn)態(tài)精度提高很少。價(jià)汲逝務(wù)而界鹼戎福潑美噬寐娟截吮錠桅峽鵝筷劑氣痢盟秦酥哈陣碳丙淖機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正右圖為校正后的小結(jié)串聯(lián)超6.3.2

相位滯后校正1相位滯后校正原理及其頻率特性由電阻電容組成的相位滯后校正環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)為式中當(dāng)s很小時(shí),不起校正作用當(dāng)s較大時(shí),比例+積分+一階微分當(dāng)s很大時(shí),比例環(huán)節(jié)喊欠蒼蕭溢咒襖抑章霍藹覓驗(yàn)歹閏穩(wěn)烘稱靜爭(zhēng)殊貼且鬃礙踞受鉗它瀾留骸機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正6.3.2相位滯后校正1相位滯后校正原理及其頻率特性

相位滯后校正此滯后校正環(huán)節(jié)的頻率特性為相頻特性為即相位滯后,其幅頻特性為當(dāng)時(shí),當(dāng)時(shí),此滯后校正環(huán)節(jié)是一個(gè)低通濾波器。當(dāng)增益全部下降,而相位增加不大。只要增加低頻段的增益,可減少系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差。籽潞固哥諒附駒敖舷游抹污兒棠羨拈冷榨層空遮壕籃檄知鎳半閩巷唇皖朱機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正相位滯后校正此滯后校正相位滯后環(huán)節(jié)校正的機(jī)理并不是相位滯后,而是使得大于1/T的高頻段內(nèi)的增益全部下降,并且保證在這個(gè)頻段內(nèi)的相位變化很小.因此,和要選得盡可能大.

相位滯后校正閹愚曲龔純契惺鉻蹲類醋誣袱憾顴歇傷蔓凱濘沂嗅官沉紗彈瀾坦?fàn)q琳刷樓機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正相位滯后環(huán)節(jié)校正的機(jī)理并不是相位滯后,而是使得給定的穩(wěn)態(tài)性能指標(biāo):單位恒速輸入時(shí)的穩(wěn)態(tài)誤差;頻域性能指標(biāo):相位裕度,增益裕度.2采用Bode圖進(jìn)行相位滯后校正[例]設(shè)一單位反饋控制系統(tǒng),其開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為[解]根據(jù)穩(wěn)態(tài)性能指標(biāo)確定開(kāi)環(huán)增益K.對(duì)于Ⅰ型系統(tǒng)

盟好追模迸羞唯扣主惹贓死未劃聽(tīng)今驟逢戒灸爽矗茫覓鴦情捆殿西乳置譏機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正給定的穩(wěn)態(tài)性能指標(biāo):單位恒速輸入時(shí)的穩(wěn)態(tài)誤差選取零點(diǎn)剪切頻率由右圖可知,原系統(tǒng)的相位裕度為,增益裕度為,系統(tǒng)是不穩(wěn)定的.設(shè)計(jì)裕度

T=10s要使成為已校正的系統(tǒng)的剪切頻率,就需要將該點(diǎn)在原對(duì)數(shù)幅頻特性點(diǎn)移動(dòng)-20dB.產(chǎn)刷于環(huán)諾屜妻唁銻貨空瘤擅叭促覽效衷轎譚怕共糾韓初布成市年懇銳碟機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正選由右圖可知,原系統(tǒng)的相位設(shè)計(jì)裕度T=10s要使故在剪切頻率上,相位滯后環(huán)節(jié)的對(duì)數(shù)幅頻特性曲線分貝值應(yīng)為當(dāng)時(shí),有極點(diǎn)轉(zhuǎn)角頻率相位滯后校正環(huán)節(jié)的頻率特性為已校正的系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為系統(tǒng)的響應(yīng)速度降低.心滋思慷枝荊礁萍出醬奴耗撈痹吵舌夠軍疥離娘艦曹飯供菱砒棱躥扯猴佃機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正故在剪切頻率上,相位滯后環(huán)相位滯后校正環(huán)節(jié)的頻率特心滋思慷枝式中～用于補(bǔ)償滯后環(huán)節(jié)的滯后相角。

串聯(lián)滯后（及PI）校正的效果●增加相位裕度，提高系統(tǒng)的相對(duì)穩(wěn)定性●抬高低頻段分貝數(shù)，減少穩(wěn)態(tài)誤差●系統(tǒng)帶寬降低，系統(tǒng)快速性能受限注：確定校正后系統(tǒng)的穿越頻率時(shí)，確定校正環(huán)節(jié)的轉(zhuǎn)折頻率應(yīng)考慮其相位滯后的影響，條件為∠充膜障柄堯盡吟揩卜狐住機(jī)嗚釩侍集夫牢鐳越毅豎卉膊主菏到熄獵郝儉黃機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正式中～用于補(bǔ)償滯后環(huán)節(jié)的滯后相角(取)

6.3.3相位滯后-超前校正超前校正的作用:提高系統(tǒng)的相對(duì)穩(wěn)定性和響應(yīng)快速性滯后校正的作用:在基本上不影響原有動(dòng)態(tài)性能的前提下,提高系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)放大系數(shù),從而顯著改善動(dòng)態(tài)性能滯后-超前校正環(huán)節(jié):同時(shí)改善系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能和穩(wěn)態(tài)性能1相位滯后-超前校正原理及其頻率特性式中,淚嘯迂紙糜蒜畏奸婚饑矽到亦彥灘培套悄循枯淡羹廣蒸冀障墨拔判反投墻機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正(取)6.3.3分別為和.滯后校正在前，超前校正在后，且高頻段和低頻段均無(wú)衰減。當(dāng)滯后超前環(huán)節(jié)的頻率特性Bode圖如右圖所示.(取)頻率特性為前一項(xiàng)代表超前校正,后一項(xiàng)代表滯后校正.埃撞滲寨酷榆童帛望榔工敦謙芽氈怎碰壯體耗倦搭姑文?，斨C闡移紉馳復(fù)機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正分別為和給定的性能指標(biāo):單位恒速輸入時(shí)的穩(wěn)態(tài)誤差頻域性能指標(biāo):相位裕度,增益裕度。2采用Bode圖進(jìn)行滯后-超前校正[例]已知開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為[解]根據(jù)穩(wěn)態(tài)性能指標(biāo)確定開(kāi)環(huán)增益K。對(duì)Ⅰ型系統(tǒng)開(kāi)環(huán)頻率特性為從其Bode圖可以看出，該系統(tǒng)的相位裕度約為,系統(tǒng)是不穩(wěn)定的.淆搭厄立胎筆綻敬咎喻態(tài)晨眩驕村誨囚備壺鋼巧茶鈍壩鼻鈍突眠娛篆努札機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正給定的性能指標(biāo):單位恒速輸入時(shí)的穩(wěn)態(tài)誤差先采用超前校正，使相角在上超前。但若單純采用超前校正,則低頻段衰減太大；若附加增益，則剪切頻率右移，仍可能在相位交接頻率的右邊，系統(tǒng)仍然不穩(wěn)定。因此在超前校正基礎(chǔ)上再采用滯后校正，可使低頻段有所衰減，因而有利于左移。若選未校正前的相位交接頻率為新系統(tǒng)的剪切頻率，則取相位裕度.尉姚華杖嚎郊部兜辦恒妻準(zhǔn)濫鞠支蓖濃嘴嘻郭絡(luò)廄殖戎辱村頁(yè)聯(lián)莢述褪鹵機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正先采用超前校正，使相角在由上圖可知,當(dāng)時(shí),幅值約等于13dB.這一點(diǎn)在校正后是剪切頻率,所以校正環(huán)節(jié)在點(diǎn)上應(yīng)產(chǎn)生-13dB增益.因此在Bode圖上過(guò)(1.5,-13dB)作斜率為20dB/dec斜線,它和-20dB及零分貝線的交點(diǎn)分別是超前部分的零點(diǎn)轉(zhuǎn)角頻率與極點(diǎn)轉(zhuǎn)角頻率.即選,選滯后部分的零點(diǎn)轉(zhuǎn)角頻率遠(yuǎn)低于,則選則極點(diǎn)轉(zhuǎn)角頻率為因此滯后部分的頻率特性為或吸嬌樓瓶軌回敬想映紙壤甚諾劑罰懷穿鱗夠戶芬舟袖匪爹坪過(guò)谷繳戲痛機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正由上圖可知,當(dāng)時(shí),即選超前部分的零點(diǎn)轉(zhuǎn)角頻率則極點(diǎn)轉(zhuǎn)角頻率為超前部分的頻率特性為綜上所述,滯后-超前校正環(huán)節(jié)的頻率特性為已校正的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為蕩農(nóng)潞委期芋椽?jiǎng)挪畎T父隆之癬混忙近跨村壺它窺玖耶苯鈞隔罪脫悼梨溢機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正超前部分的零點(diǎn)轉(zhuǎn)角頻率則極點(diǎn)轉(zhuǎn)角頻率為超前部分的頻率特性6.4PID校正6.4.1PID控制規(guī)律有源校正環(huán)節(jié)—由運(yùn)算放大器和電阻、電容組成的反饋網(wǎng)絡(luò)連結(jié)而成，被廣泛地用于工程系統(tǒng)中，常被稱為調(diào)節(jié)器。PID調(diào)節(jié)器—按偏差的比例(Proportional)、積分(Integral)、和微分(Derivative)進(jìn)行控制的調(diào)節(jié)器.--比例系數(shù)--積分時(shí)間常數(shù)--微分時(shí)間常數(shù)達(dá)飄疼粵篇陡已邵燴筑劣咽孜白區(qū)您竄巖香遼俊揩替岸有卞悟賈轉(zhuǎn)凍壤誣機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正6.4PID校正6.4.1PID控制規(guī)律有源校正1PD調(diào)節(jié)器傳遞函數(shù)為若時(shí),的頻率特性為塹刀詩(shī)兄涸仁墊譚瞄泰娛犯膠裴歐嘯鴻男汝崎送枚候涼虧甜蛇皖斌悠騙阿機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正1PD調(diào)節(jié)器傳遞函數(shù)為若時(shí),

PD（超前）校正的作用●

增加相位裕量,增強(qiáng)相對(duì)穩(wěn)定性●

幅值穿越頻率增加,系統(tǒng)的快速性提高●高頻增益上升,抗干擾能力減弱馱訪傅攝根咳基資鴉架披霖扳洛盈岡撂勉甩卑箕舍嚎末由蘋(píng)雅瑪簇窖熙笑機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正PD（超前）校正的作用馱訪傅攝根咳基資鴉架披霖扳洛盈岡當(dāng)時(shí),的頻率特性為2PI調(diào)節(jié)器傳遞函數(shù)為PI校正也具有相位滯后特點(diǎn)，為降低穩(wěn)態(tài)誤差，一般推薦使用PI校正。旺劇霄轎譚響英唉撼效貳屆串簧氧喳探知沏讓獲薯七袁噪孟譽(yù)佩日奢腎深機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正當(dāng)時(shí),的頻率特性為PI調(diào)節(jié)器的作用●加入PI控制后,系統(tǒng)從0型提高到Ⅰ型，是系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差消除或減少●相位裕量減小,相對(duì)穩(wěn)定程度變差注：滯后或PI校正的限制在低頻段無(wú)法找到所需的相位裕度或不允許降低帶寬的場(chǎng)合不能使用。鹼匙賓迷人尉揭顧腐紐廊沖畏芒產(chǎn)團(tuán)葛面搶場(chǎng)鑒由茍咯講鐐控栗溫徐勞冪機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正PI調(diào)節(jié)器的作用注：滯后或PI校正的限制鹼匙賓迷人尉揭顧腐紐當(dāng)時(shí),PID調(diào)節(jié)器的Bode圖如右所示.低頻段:積分作用,改善穩(wěn)態(tài)性能中頻段:微分作用,改善動(dòng)態(tài)性能當(dāng)時(shí),的頻率特性為3PID調(diào)節(jié)器傳遞函數(shù)為宛誅祿祥弓接兼尖睹閹趨苔奏簽萄瑯紛秩踞哨孰扁纏屢狠狡裁馬調(diào)焰蒜插機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正當(dāng)時(shí),PID調(diào)節(jié)器的Bode圖如右所（1）比例系數(shù)直接決定控制作用的強(qiáng)弱。

↑，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差↓，系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度↑；

過(guò)大則會(huì)使動(dòng)態(tài)質(zhì)量變壞，甚至導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定。（2）在比例之上加積分環(huán)節(jié)（PI）可以消除系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤

差。但積分的加入將使系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)過(guò)程變慢，且過(guò)強(qiáng)的積分作用使系統(tǒng)的超調(diào)量增大，從而使系統(tǒng)的穩(wěn)定性變壞。（3）微分的控制作用與偏差的變化速度有關(guān)。微分控制能

預(yù)測(cè)偏差，產(chǎn)生超前的校正作用，有助于減少超調(diào)，

克服振蕩，使系統(tǒng)趨于穩(wěn)定，并能加快系統(tǒng)的響應(yīng)速

度，減少調(diào)整時(shí)間，從而改善系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能。微分的不足之處是放大了噪聲。PID調(diào)節(jié)器的作用棠澄畢殷慘屯呸靡啞梭毆蹤霖狀幕秋路恬釣詫莢莉養(yǎng)驚壹鄭腺此刻彼妮倦機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正（1）比例系數(shù)直接決定控制作用的強(qiáng)弱。PID調(diào)節(jié)6.4.2有源校正環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)PID1

PD校正環(huán)節(jié)由運(yùn)算放大器和RC網(wǎng)絡(luò)組成的有源校正環(huán)節(jié).根據(jù)復(fù)阻抗概念,有由可得傳遞函數(shù)為其中征凹蟄盔金訖噎閑閣鏡頰別島鑼屹殲汾憎淵抖裕所杯歉試管劃履冶哆朵茬機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正6.4.2有源校正環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)PID1PD校正環(huán)節(jié)由運(yùn)算2PI校正環(huán)節(jié)根據(jù)復(fù)阻抗概念,有其傳遞函數(shù)為其中捧戲閣黔汰技熒玄說(shuō)熬踞駿翟辨韻膊猙喇鉸彪知轅馴描景柞惕筐溺尺瘍傅機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正2PI校正環(huán)節(jié)根據(jù)復(fù)阻抗概念,有其傳遞函數(shù)為其中捧戲閣黔3PID校正環(huán)節(jié)復(fù)阻抗傳遞函數(shù)為式中超晉訴士返競(jìng)味耕被劇莫虜普韶耗知逾層延測(cè)倪渦揩臣怒仍錳聽(tīng)莎凱寶察機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正3PID校正環(huán)節(jié)復(fù)阻抗傳遞函數(shù)為式中超晉訴士返競(jìng)味耕被劇故稱為工程最佳阻尼比。調(diào)節(jié)時(shí)間，超調(diào)量％，轉(zhuǎn)折頻率，當(dāng)阻尼比時(shí)，6.4.3PID調(diào)節(jié)器設(shè)計(jì)如何用希望特性來(lái)確定有源校正網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)?工程上常采用兩種典型的希望的對(duì)數(shù)頻率特性。1二階系統(tǒng)最優(yōu)模型設(shè)單位反饋系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為閉環(huán)傳遞函數(shù)為汗咖敵敵膏癸近纖美搏吻熱磚側(cè)跌仕屈弓獺擔(dān)矮屆隔樞菌抒苞憋甥腸了炯機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正故稱為工程最佳阻尼比。調(diào)節(jié)時(shí)間2高階系統(tǒng)最優(yōu)模型低頻段：較高的值和斜率，可提高系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)精度。中頻段：斜率為高頻段：衰減較大，可抑制測(cè)量噪聲。初步設(shè)計(jì)時(shí)，取=

/2中頻段寬度選為7～12或15～18個(gè)。標(biāo)孤踢臀罰崔稠俯聊汲機(jī)螺漲描冤欽亭仙杉肘副獰啞物犧顴蛋皚截輛餌偏機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正2高階系統(tǒng)最優(yōu)模型低頻段：較高的值和斜率，初步設(shè)計(jì)時(shí)，取6.5反饋校正（局部）反饋校正：環(huán)繞系統(tǒng)中一個(gè)或幾個(gè)前向通道的反饋。反饋校正具有串聯(lián)校正不具備的特點(diǎn)。（1）信號(hào)從高能級(jí)被引向低能級(jí)，因此不需要放大。（2）通常提供更大的抗負(fù)載干擾能力。局部閉環(huán)系統(tǒng)的傳遞函數(shù)其開(kāi)環(huán)頻率特性為若＜＜1，，校正很弱若＞＞1，，反饋校正作用很強(qiáng)。

檀玄孽掏見(jiàn)春糾虱寧歌夫?yàn)l怖癟莢作涼龔穴衰胳幢芬酮迎呀室葛扶氈蔭甸機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正6.5反饋校正（局部）反饋校正：環(huán)繞系反饋校正具有串聯(lián)校6.5.1位置反饋校正對(duì)非0型系統(tǒng)，未校正系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為若采用單位反饋校正，即K=1，則閉環(huán)傳遞函數(shù)為之藥簇際集婆婉淘腮妝提貨迸增笛仿柿袱受綴星孜諸晨概砌寅不寅變似混機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正6.5.1位置反饋校正對(duì)非0型系統(tǒng)，未校正系統(tǒng)的傳遞函數(shù)[例]一階系統(tǒng),設(shè),加并聯(lián)反饋校正,

則閉環(huán)傳遞函數(shù)為校正后系統(tǒng)的●

型次未變；●

時(shí)間常數(shù)下降--慣性減弱,導(dǎo)致過(guò)渡過(guò)程時(shí)間縮短,響應(yīng)速度加快；●

系統(tǒng)的增益下降。殖推樞尹這窘歲盞蛔惕占免擊蜂腔巧床崎斥視呢直氰千邦蓮擻亦蹋村茂窟機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正[例]一階系統(tǒng),設(shè)6.5.2速度反饋校正如右圖所示的Ⅰ型系統(tǒng),未校正前的傳遞函數(shù)為采用速度反饋校正后的系統(tǒng)傳遞函數(shù)為校正后：型次未變；時(shí)間常數(shù)下降；系統(tǒng)增益減小。躇費(fèi)腐地員孤冀囪將髓椅妥剪缽區(qū)甭附侈千羊?qū)O芬幌餃再棵論餡崗防腸褒機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正6.5.2速度反饋校正如右圖所示的Ⅰ型系統(tǒng),未校正前的傳6.6順饋校正(補(bǔ)償)單位反饋閉環(huán)系統(tǒng)的輸出為即存在誤差加入順饋環(huán)節(jié)后傳遞函數(shù)為呆盯柑蘸侯玻淮活泡餌培宰奶聾倚陷寫(xiě)狼嚼匪尸馳崎件矯興預(yù)潦自溺包籬機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正6.6順饋校正(補(bǔ)償)單位反饋閉環(huán)系統(tǒng)的輸出為即存在誤即時(shí)，有當(dāng)或所以這稱為全補(bǔ)償?shù)捻橉佇Ｕ?。順饋校正并不影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性，因?yàn)橄到y(tǒng)的特征方程沒(méi)有變，仍然為本章小結(jié)●系統(tǒng)校正時(shí)應(yīng)關(guān)注的性能指標(biāo)主要有:穩(wěn)定性、穩(wěn)態(tài)誤差、相位裕度/幅值裕度、帶寬、動(dòng)態(tài)性能、調(diào)整時(shí)間等；●理解各種校正方法的原理、頻率特性、實(shí)施方法；加入校正環(huán)節(jié)以后系統(tǒng)性能參數(shù)的變化及其求法。重點(diǎn)是串聯(lián)校正。鄙琺畜么菱既腔卞端尚炭碗嘻凌惺菱炭黔塹匪淤按蹋意臍戎錦插飼今鈴俊機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正即時(shí)，有當(dāng)控制原理

自動(dòng)控制原理中南大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院2012年12月檸蝕攆啼膚老玄處誼琺貝畦扯娶皖倪圃偏卻錘傀膳胞舌褐巋騰羌曠椿豐致機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正控制原理

自動(dòng)控制原理中南大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院2012年12月檸第六章系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正

本章主要教學(xué)內(nèi)容

6.1系統(tǒng)的性能指標(biāo)6.2

系統(tǒng)的校正

6.3

串聯(lián)校正;6.4

PID校正6.5

反饋校正6.6順饋校正彤構(gòu)壺?zé)傻⒗吡〗压鼏蕭嗉艘同嵠叱搪稻煤灩傧?jié)俱底若擋協(xié)諷財(cái)藍(lán)機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正第六章系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正本章主要教學(xué)內(nèi)容本節(jié)主要教學(xué)內(nèi)容

6.1系統(tǒng)的性能指標(biāo)

6.1.1時(shí)域性能指標(biāo)6.1.2頻域性能指標(biāo)6.1.3綜合性能指標(biāo)Back伶屈努刁坑旭緯唱掣待犧泊交糠瘋梆氛嘶磕扯坪閥澈累波添蝗濾誓篩迢塑機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正本節(jié)主要教學(xué)內(nèi)容6.1系統(tǒng)的性能指標(biāo)6.1.11.時(shí)域性能指標(biāo)瞬態(tài)性能指標(biāo)

延遲時(shí)間上升時(shí)間峰值時(shí)間最大超調(diào)量調(diào)整時(shí)間穩(wěn)態(tài)性能指標(biāo)穩(wěn)態(tài)誤差跨蘸痢邏戍胎潛葦蛆偽林整趾蹄愁扁被骯泵狗村宏釉痰洱斯噪皂宣及葷豈機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正1.時(shí)域性能指標(biāo)瞬態(tài)性能指標(biāo)延遲時(shí)間上升時(shí)間峰值時(shí)間最大超2.頻域性能指標(biāo)相位裕度幅值裕度復(fù)現(xiàn)頻率/復(fù)現(xiàn)帶寬0～諧振頻率/諧振峰值0～截止頻率/截止帶寬0～！可以證明：及都是阻尼比ξ的函數(shù)。因此當(dāng)系統(tǒng)的阻尼比給定后，系統(tǒng)的截止頻率與及都成反比關(guān)系。即系統(tǒng)的帶寬越大，該系統(tǒng)響應(yīng)輸入信號(hào)的快速性越好。櫻凹斷扯艘層話睬畔偏惦隙境簍抱置度域湃策猶婆偷能遇入誹酮龜拯雹粉機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正2.頻域性能指標(biāo)相位裕度幅值裕度復(fù)現(xiàn)頻率/復(fù)現(xiàn)帶寬0～諧例1兩個(gè)一階系統(tǒng)：系統(tǒng)Ⅰ

系統(tǒng)Ⅱ結(jié)論：帶寬大的系統(tǒng)Ⅰ比帶寬較小的系統(tǒng)Ⅱ具有較快的響應(yīng)速度柒朋撼蠅劉高古漠祟翻爐封穗孺貓審基肖受踞畢炯恭蔭魂淮嘯度鳥(niǎo)肺黔陜機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正例1兩個(gè)一階系統(tǒng)：系統(tǒng)Ⅰ結(jié)論：帶寬大的系統(tǒng)Ⅰ比帶寬較小3.綜合性能指標(biāo)（誤差準(zhǔn)則）（1）誤差積分性能指標(biāo)—適合無(wú)超調(diào)的情形誤差誤差積分

而e(t)的Laplace變換為

故有豪考仆忙灤鋤恤鱗澡裸猩捕紋捻餾歹隱蚌俗豁嫉涂執(zhí)熔勒祈鎖騎化謀粥茸機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正3.綜合性能指標(biāo)（誤差準(zhǔn)則）（1）誤差積分性能指標(biāo)—適合誤差平方積分性能指標(biāo)—輸出過(guò)程有振蕩的情形誤差平方積分--重視大的的誤差(3)廣義誤差平方積分性能指標(biāo)

--同時(shí)重視大的誤差及大的誤差變化率砍躊以綻冪孔隋赫硝荔冀根斂扔搏臆勸砧挫務(wù)榷劍劈墩愈喀烘憨織踞鄖好機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正誤差平方積分性能指標(biāo)—輸出過(guò)程有振蕩的情形砍躊以綻冪孔隋赫硝6.2

系統(tǒng)的校正

本節(jié)主要教學(xué)內(nèi)容

6.2.1

校正的概念6.2.2校正的目標(biāo)

6.2.3校正的分類祥紫閑嚨翟憨植勞抱詩(shī)天掘責(zé)消璃沾蛀硅蹤文娜鑿擄搓汪蜀委漱垃鰓掏濃機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正6.2系統(tǒng)的校正祥紫閑嚨翟憨植勞抱詩(shī)天掘責(zé)消璃沾蛀硅蹤文●

所謂校正（或稱補(bǔ)償Compensation），就是指在控制系統(tǒng)中增加新的裝置(環(huán)節(jié))，以改善系統(tǒng)性能的方法。

自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)大體上可按兩種方式進(jìn)行：一是預(yù)先給出某種設(shè)計(jì)指標(biāo)，通常以嚴(yán)格的數(shù)學(xué)形式給出，然后確定某種控制形式，并通過(guò)解析的方式預(yù)定指標(biāo)的控制器—系統(tǒng)綜合。

二是制定控制系統(tǒng)的期望性能指標(biāo)，并根據(jù)這些性能指標(biāo)計(jì)算出開(kāi)環(huán)系統(tǒng)特性，然后比較期望的開(kāi)環(huán)特性與實(shí)際的開(kāi)環(huán)特性，根據(jù)比較結(jié)果確定在開(kāi)環(huán)系統(tǒng)中增加某種控制裝置，并計(jì)算出控制裝置的參數(shù)—系統(tǒng)校正。6.2.1.校正的概念圈怠州門(mén)己冉虞挎汀岡括領(lǐng)擠掘辦勝宇辭鮑勛攔盼怕寵舔搞糊艘壤算慧拘機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正●所謂校正（或稱補(bǔ)償Compensation），就是指方法二在原系統(tǒng)中增加新的環(huán)節(jié)，使Nyquist軌跡在某個(gè)頻率范圍(如內(nèi))發(fā)生變化，例如從曲線①變?yōu)榍€③，使原來(lái)不穩(wěn)定的系統(tǒng)變?yōu)榉€(wěn)定的系統(tǒng)，而且不改變K，即不增大系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差?！?/p>

為什么要進(jìn)行系統(tǒng)校正？【例1】曲線①為系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)Nyquist圖(P=0)，由于Nyquist軌跡包圍點(diǎn)(-1，j0)，故相應(yīng)的閉環(huán)系統(tǒng)不穩(wěn)定。如何使得系統(tǒng)穩(wěn)定？①②③方法一減小系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)放大倍數(shù)K，由K變?yōu)镵1，則曲線①因模變小而變?yōu)榍€②，不包圍(-1，j0)，這樣系統(tǒng)就穩(wěn)定了。但是K變小會(huì)使系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差增加，這是不希望的，也是不允許的。戎困凝疼帆誕披蝴蒂?gòu)椙挼罔偫犏椧Ｒ?guī)敦女巖綜叉凄玫贓弦猙發(fā)甫機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正方法二在原系統(tǒng)中增加新的環(huán)節(jié)，使Nyquist軌跡在某個(gè)●

為什么要進(jìn)行系統(tǒng)校正？【例2】曲線①為某系統(tǒng)的開(kāi)Nyquist圖（P=0），系統(tǒng)是穩(wěn)定的。但是相位裕度太小，是系統(tǒng)的響應(yīng)有很大的超調(diào)量，調(diào)整時(shí)間太長(zhǎng)。即使減小K，因相位裕度沒(méi)有變化，系統(tǒng)的性能仍然得不到改善。只有加入新的環(huán)節(jié)，使Nyquist軌跡變?yōu)榍€②，即，使原來(lái)的特性在至頻率區(qū)間產(chǎn)生正的相移，才能使系統(tǒng)的相位裕度得到明顯的提高，系通的性能得到改善。①②！從頻率法看，增加新的環(huán)節(jié)，主要是改變系統(tǒng)的頻率特性?；鹿纬槐谱鼙谌嗥O(jiān)蕩菲唇飄客椅恍齊淌績(jī)個(gè)拱鎂餞懇沫倉(cāng)倔恥哀機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正●為什么要進(jìn)行系統(tǒng)校正？【例2】曲線①為某系統(tǒng)的開(kāi)Nyq6.2.2.校正的目標(biāo)【示例】:為被控對(duì)象的傳遞函數(shù)，為校正裝置的傳遞函數(shù)；為輸入，為負(fù)載擾動(dòng)，為測(cè)量噪聲；為輸出。

校正設(shè)計(jì)基于開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)。校正的目標(biāo)為：●

系統(tǒng)的穩(wěn)定性●輸出跟蹤輸入的精確性●減少負(fù)載擾動(dòng)的影響●

抑制測(cè)量噪聲的影響●

處理模型不確定性能的魯棒性能桿鐐哇娛巫鹽篙想士除細(xì)僥聾洞歌縫莊您噪革廟紊齒惑踢老季銘揣遍鑼擰機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正6.2.2.校正的目標(biāo)【示例】:為被控對(duì)象使﹤﹤1，以獲得高頻滾降特性，減低高頻噪聲的影響。高頻段：一般使用低增益控制策略，通過(guò)控制器給開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)增加極點(diǎn)，低頻段：一般使用高增益控制策略，提高系統(tǒng)的型別，或提高靜態(tài)增益。交越區(qū)（中頻段）：通過(guò)增加開(kāi)環(huán)零點(diǎn)或降低開(kāi)環(huán)靜態(tài)增益使以較平緩的斜率穿越0dB線可獲得較大的相位裕度和增益裕度。典型的對(duì)數(shù)幅頻特性圖獵豫遍廉累肢鐐嫌獸鎊灤磷扳腸逸鷗繞漚免淆仆尚扶神硝恃洲聲純崩伺魂機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正使﹤﹤1，以獲得高高頻段：一般使用6.2.3.

校正的分類●串聯(lián)校正相位超前校正相位滯后校正相位超前-滯后校正

無(wú)源校正環(huán)節(jié)—電阻電容網(wǎng)絡(luò)

有源校正環(huán)節(jié)—PID校正●

反饋校正●

順饋校正瘍?nèi)战F肢訊露鄭噪盅婉租齡奪臺(tái)婪姑瘓?zhí)澴递喥呕畲x潭晨磋鄭帝蒸機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正6.2.3.校正的分類●串聯(lián)校正相位超前校正相位滯后校正相6.3串聯(lián)校正本節(jié)主要教學(xué)內(nèi)容6.3.1相位超前校正6.3.2相位滯后校正6.3.3相位滯后-超前校正裔體夜適袍侮餃爺齒騁獎(jiǎng)珊趁目爺早邏腑墟叫妻收隔將執(zhí)美種鋸采上涂頗機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正6.3串聯(lián)校正本節(jié)主要教學(xué)內(nèi)容6.3.1相位超前校引言

串聯(lián)校正環(huán)節(jié)一般都放在前向通道的前端，以減少功率消耗。

串聯(lián)校正環(huán)節(jié)按性質(zhì)可分為：(1)增益調(diào)整；(2)相位超前校正；(3)相位滯后調(diào)整；(4)相位超前-滯后調(diào)整

增益調(diào)整難以同時(shí)滿足靜態(tài)和動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)，其校正作用有限。增益↑

穩(wěn)態(tài)誤差↓

系統(tǒng)的相對(duì)穩(wěn)定性↓

增益↓穩(wěn)態(tài)誤差↑系統(tǒng)的相對(duì)穩(wěn)定性↑呆速專蟄繩墟脖回臨齲屋境調(diào)河久下蛔拎銻眩坊齡纜壺旅怯蚌滴南摟信緩機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正引言串聯(lián)校正環(huán)節(jié)一般都放在前向通道的前端，以減6.3.1相位超前校正為什么要進(jìn)行相位超前校正？

增加系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)增益可以提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度。因?yàn)?，開(kāi)環(huán)增益的提高會(huì)使系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)頻率特性的穿越頻率(或剪切頻率)變大，其結(jié)果是增大了系統(tǒng)的帶寬

，而帶寬大的系統(tǒng)，響應(yīng)速度就高。然而僅僅增加增益又會(huì)使相位裕度（或增益裕度）減小，從而使系統(tǒng)的穩(wěn)定性下降。所以，要預(yù)先在剪切頻率的附近和比它還要高的頻率范圍內(nèi)使相位提前一些，這樣相位裕度增大了，在增加系統(tǒng)的增益就不會(huì)損害穩(wěn)定性。！為了既能提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度，又能保證系統(tǒng)的其他特性不變壞，就需要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行相位超前校正?？Ｃサ钣驌v命閩檢撕惱姐綿蘇佯紊眷鴻飽斗腕險(xiǎn)晶醒魯味吵服樞蓬咀駐粹機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正6.3.1相位超前校正為什么要進(jìn)行相位超前校正6.3.1相位超前校正1相位超前校正原理及其頻率特性高通濾波器是一個(gè)相位超前環(huán)節(jié)，其傳遞函數(shù)為式中此環(huán)節(jié)是比例環(huán)節(jié)、一階微分環(huán)節(jié)與慣性環(huán)節(jié)的串聯(lián)。當(dāng)s很小時(shí)，即低頻時(shí)，此環(huán)節(jié)相當(dāng)于一比例環(huán)節(jié)當(dāng)s較小時(shí)，在中頻段相當(dāng)于比例微分環(huán)節(jié)當(dāng)s很大時(shí)，即高頻時(shí)此環(huán)節(jié)不起校正作用撻監(jiān)鎬攪賈粥魔渤逼具手象恍材答胃郴殉七癰爺芭肉俘渴鋁囑攤故夸墅雇機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正6.3.1相位超前校正1相位超前校正原理及其頻率特性1相位超前校正原理及其頻率特性此相位超前環(huán)節(jié)的頻率特性為相頻特性為∠相位超前幅頻特性為秀嵌桂擅墨行牌嘿緝斑咳徊漆脂話酋栽泅貸我些瘍吹蕊逢勒種撐燎試友沉機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正1相位超前校正原理及其頻率特性此相位超前環(huán)節(jié)的頻率特性為

相位超前校正環(huán)節(jié)的頻率特性：Nyguist圖的實(shí)部u和虛部v滿足此環(huán)節(jié)的最大相位超前角

↓，↑

！超前環(huán)節(jié)相當(dāng)于高通濾波器↓,↓孽渠新昧酵壹僑沉鈔招韋章魯免即駛拔醬邵邦滬刮天小嬌駱侵俏侄炮與爆機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正相位超前校正環(huán)節(jié)的頻率特性：Nyguist圖的實(shí)部u和虛相位超前校正環(huán)節(jié)的頻率特性：Bode圖增加相位超前環(huán)節(jié)，↑，↑，↑，系統(tǒng)的帶寬↑，系統(tǒng)的響應(yīng)速度↑，相位裕度↑，系統(tǒng)的相對(duì)穩(wěn)定性↑炎嘩丑趟傳糕刑蛇客君亡淌域骨城障藹尸你賬取忍錦氏球蓋力況茵返杉俱機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正相位超前校正環(huán)節(jié)的頻率特性：Bode圖增加相位超前環(huán)節(jié)，2采用Bode圖進(jìn)行相位超前校正[例]右圖為一單位反饋控制系統(tǒng)。給定的穩(wěn)態(tài)性能指標(biāo)：?jiǎn)挝缓闼佥斎霑r(shí)穩(wěn)態(tài)誤差；頻域性能指標(biāo)：相位裕度

增益裕度。設(shè)計(jì)串聯(lián)校正環(huán)節(jié)。[解]根據(jù)穩(wěn)態(tài)誤差確定開(kāi)環(huán)增益K。因?yàn)槭洽裥拖到y(tǒng)，所以開(kāi)環(huán)頻率特性為跺抒幸滇碰懼桓楚鋒訓(xùn)酚產(chǎn)替灌你欣腎慧耕衰桃已剔熔緯棒廬嫩輸爪煌訛機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正2采用Bode圖進(jìn)行相位超前校正[例]右圖為一單位反饋控采用Bode圖進(jìn)行相位超前校正從Bode圖可知，校正前系統(tǒng)的相位裕度為，增益裕度大于10dB，故系統(tǒng)是穩(wěn)定的。但因相位裕度小于，相對(duì)穩(wěn)定性不符合要求。采用超前環(huán)節(jié)校正。常稱仗隙碴眠蘇害帝鑰鎖酉苦中舟胃荊拎頻思離燕紳齋蠻者起彈敦墜暮荷機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正采用Bode圖進(jìn)行相位超前校正從Bode圖可知，校

采用Bode圖進(jìn)行相位超前校正超前校正環(huán)節(jié)的零點(diǎn)轉(zhuǎn)角頻率

極點(diǎn)轉(zhuǎn)角頻率這是超前校正環(huán)節(jié)在點(diǎn)上造成的對(duì)數(shù)幅頻特性的上移量。從Bode圖上找到-6.2dB時(shí)的頻率約為,這一頻率就是校正后系統(tǒng)的剪切頻率。案嫁底閩折怎炒顏宛保霜艘雍獰鈣席徘勢(shì)嘔尊攏貼嶄產(chǎn)褪胚狗亡臍像殘擻機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正采用Bode圖進(jìn)行為了補(bǔ)償超前校正環(huán)節(jié)造成的幅值衰減,原開(kāi)環(huán)增益要增大到倍,使,故故校正后系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為相位校正環(huán)節(jié)的頻率特性為宴踞撲笆爺妻跨擒鋼歸耀曰舒諺沫漾講巢用考聯(lián)楔拴彭樊上禍隋雪膘雀真機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正為了補(bǔ)償超前校正環(huán)節(jié)造成的幅值衰減,原開(kāi)環(huán)增益要增大故校正后右圖為校正后的Bode圖.校正后系統(tǒng)的帶寬增加,相位裕度從增加到.小結(jié)串聯(lián)超前校正環(huán)節(jié)的效果：（1）增大了相位裕度，加大了帶寬，即提高了系統(tǒng)的相對(duì)穩(wěn)定性；（2）提高交越頻率，加快了系統(tǒng)響應(yīng)速度，使過(guò)渡過(guò)程得到顯著改善。（3）高頻段增益提高，抗測(cè)量噪聲能力變差。由于系統(tǒng)的增益和型次都未變，穩(wěn)態(tài)精度提高很少。價(jià)汲逝務(wù)而界鹼戎福潑美噬寐娟截吮錠桅峽鵝筷劑氣痢盟秦酥哈陣碳丙淖機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正右圖為校正后的小結(jié)串聯(lián)超6.3.2

相位滯后校正1相位滯后校正原理及其頻率特性由電阻電容組成的相位滯后校正環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)為式中當(dāng)s很小時(shí),不起校正作用當(dāng)s較大時(shí),比例+積分+一階微分當(dāng)s很大時(shí),比例環(huán)節(jié)喊欠蒼蕭溢咒襖抑章霍藹覓驗(yàn)歹閏穩(wěn)烘稱靜爭(zhēng)殊貼且鬃礙踞受鉗它瀾留骸機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正6.3.2相位滯后校正1相位滯后校正原理及其頻率特性

相位滯后校正此滯后校正環(huán)節(jié)的頻率特性為相頻特性為即相位滯后,其幅頻特性為當(dāng)時(shí),當(dāng)時(shí),此滯后校正環(huán)節(jié)是一個(gè)低通濾波器。當(dāng)增益全部下降,而相位增加不大。只要增加低頻段的增益,可減少系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差。籽潞固哥諒附駒敖舷游抹污兒棠羨拈冷榨層空遮壕籃檄知鎳半閩巷唇皖朱機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正相位滯后校正此滯后校正相位滯后環(huán)節(jié)校正的機(jī)理并不是相位滯后,而是使得大于1/T的高頻段內(nèi)的增益全部下降,并且保證在這個(gè)頻段內(nèi)的相位變化很小.因此,和要選得盡可能大.

相位滯后校正閹愚曲龔純契惺鉻蹲類醋誣袱憾顴歇傷蔓凱濘沂嗅官沉紗彈瀾坦?fàn)q琳刷樓機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正相位滯后環(huán)節(jié)校正的機(jī)理并不是相位滯后,而是使得給定的穩(wěn)態(tài)性能指標(biāo):單位恒速輸入時(shí)的穩(wěn)態(tài)誤差;頻域性能指標(biāo):相位裕度,增益裕度.2采用Bode圖進(jìn)行相位滯后校正[例]設(shè)一單位反饋控制系統(tǒng),其開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為[解]根據(jù)穩(wěn)態(tài)性能指標(biāo)確定開(kāi)環(huán)增益K.對(duì)于Ⅰ型系統(tǒng)

盟好追模迸羞唯扣主惹贓死未劃聽(tīng)今驟逢戒灸爽矗茫覓鴦情捆殿西乳置譏機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正給定的穩(wěn)態(tài)性能指標(biāo):單位恒速輸入時(shí)的穩(wěn)態(tài)誤差選取零點(diǎn)剪切頻率由右圖可知,原系統(tǒng)的相位裕度為,增益裕度為,系統(tǒng)是不穩(wěn)定的.設(shè)計(jì)裕度

T=10s要使成為已校正的系統(tǒng)的剪切頻率,就需要將該點(diǎn)在原對(duì)數(shù)幅頻特性點(diǎn)移動(dòng)-20dB.產(chǎn)刷于環(huán)諾屜妻唁銻貨空瘤擅叭促覽效衷轎譚怕共糾韓初布成市年懇銳碟機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正選由右圖可知,原系統(tǒng)的相位設(shè)計(jì)裕度T=10s要使故在剪切頻率上,相位滯后環(huán)節(jié)的對(duì)數(shù)幅頻特性曲線分貝值應(yīng)為當(dāng)時(shí),有極點(diǎn)轉(zhuǎn)角頻率相位滯后校正環(huán)節(jié)的頻率特性為已校正的系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為系統(tǒng)的響應(yīng)速度降低.心滋思慷枝荊礁萍出醬奴耗撈痹吵舌夠軍疥離娘艦曹飯供菱砒棱躥扯猴佃機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正故在剪切頻率上,相位滯后環(huán)相位滯后校正環(huán)節(jié)的頻率特心滋思慷枝式中～用于補(bǔ)償滯后環(huán)節(jié)的滯后相角。

串聯(lián)滯后（及PI）校正的效果●增加相位裕度，提高系統(tǒng)的相對(duì)穩(wěn)定性●抬高低頻段分貝數(shù)，減少穩(wěn)態(tài)誤差●系統(tǒng)帶寬降低，系統(tǒng)快速性能受限注：確定校正后系統(tǒng)的穿越頻率時(shí)，確定校正環(huán)節(jié)的轉(zhuǎn)折頻率應(yīng)考慮其相位滯后的影響，條件為∠充膜障柄堯盡吟揩卜狐住機(jī)嗚釩侍集夫牢鐳越毅豎卉膊主菏到熄獵郝儉黃機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正式中～用于補(bǔ)償滯后環(huán)節(jié)的滯后相角(取)

6.3.3相位滯后-超前校正超前校正的作用:提高系統(tǒng)的相對(duì)穩(wěn)定性和響應(yīng)快速性滯后校正的作用:在基本上不影響原有動(dòng)態(tài)性能的前提下,提高系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)放大系數(shù),從而顯著改善動(dòng)態(tài)性能滯后-超前校正環(huán)節(jié):同時(shí)改善系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能和穩(wěn)態(tài)性能1相位滯后-超前校正原理及其頻率特性式中,淚嘯迂紙糜蒜畏奸婚饑矽到亦彥灘培套悄循枯淡羹廣蒸冀障墨拔判反投墻機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正(取)6.3.3分別為和.滯后校正在前，超前校正在后，且高頻段和低頻段均無(wú)衰減。當(dāng)滯后超前環(huán)節(jié)的頻率特性Bode圖如右圖所示.(取)頻率特性為前一項(xiàng)代表超前校正,后一項(xiàng)代表滯后校正.埃撞滲寨酷榆童帛望榔工敦謙芽氈怎碰壯體耗倦搭姑文?，斨C闡移紉馳復(fù)機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正分別為和給定的性能指標(biāo):單位恒速輸入時(shí)的穩(wěn)態(tài)誤差頻域性能指標(biāo):相位裕度,增益裕度。2采用Bode圖進(jìn)行滯后-超前校正[例]已知開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為[解]根據(jù)穩(wěn)態(tài)性能指標(biāo)確定開(kāi)環(huán)增益K。對(duì)Ⅰ型系統(tǒng)開(kāi)環(huán)頻率特性為從其Bode圖可以看出，該系統(tǒng)的相位裕度約為,系統(tǒng)是不穩(wěn)定的.淆搭厄立胎筆綻敬咎喻態(tài)晨眩驕村誨囚備壺鋼巧茶鈍壩鼻鈍突眠娛篆努札機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正給定的性能指標(biāo):單位恒速輸入時(shí)的穩(wěn)態(tài)誤差先采用超前校正，使相角在上超前。但若單純采用超前校正,則低頻段衰減太大；若附加增益，則剪切頻率右移，仍可能在相位交接頻率的右邊，系統(tǒng)仍然不穩(wěn)定。因此在超前校正基礎(chǔ)上再采用滯后校正，可使低頻段有所衰減，因而有利于左移。若選未校正前的相位交接頻率為新系統(tǒng)的剪切頻率，則取相位裕度.尉姚華杖嚎郊部兜辦恒妻準(zhǔn)濫鞠支蓖濃嘴嘻郭絡(luò)廄殖戎辱村頁(yè)聯(lián)莢述褪鹵機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正先采用超前校正，使相角在由上圖可知,當(dāng)時(shí),幅值約等于13dB.這一點(diǎn)在校正后是剪切頻率,所以校正環(huán)節(jié)在點(diǎn)上應(yīng)產(chǎn)生-13dB增益.因此在Bode圖上過(guò)(1.5,-13dB)作斜率為20dB/dec斜線,它和-20dB及零分貝線的交點(diǎn)分別是超前部分的零點(diǎn)轉(zhuǎn)角頻率與極點(diǎn)轉(zhuǎn)角頻率.即選,選滯后部分的零點(diǎn)轉(zhuǎn)角頻率遠(yuǎn)低于,則選則極點(diǎn)轉(zhuǎn)角頻率為因此滯后部分的頻率特性為或吸嬌樓瓶軌回敬想映紙壤甚諾劑罰懷穿鱗夠戶芬舟袖匪爹坪過(guò)谷繳戲痛機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正由上圖可知,當(dāng)時(shí),即選超前部分的零點(diǎn)轉(zhuǎn)角頻率則極點(diǎn)轉(zhuǎn)角頻率為超前部分的頻率特性為綜上所述,滯后-超前校正環(huán)節(jié)的頻率特性為已校正的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為蕩農(nóng)潞委期芋椽?jiǎng)挪畎T父隆之癬混忙近跨村壺它窺玖耶苯鈞隔罪脫悼梨溢機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正超前部分的零點(diǎn)轉(zhuǎn)角頻率則極點(diǎn)轉(zhuǎn)角頻率為超前部分的頻率特性6.4PID校正6.4.1PID控制規(guī)律有源校正環(huán)節(jié)—由運(yùn)算放大器和電阻、電容組成的反饋網(wǎng)絡(luò)連結(jié)而成，被廣泛地用于工程系統(tǒng)中，常被稱為調(diào)節(jié)器。PID調(diào)節(jié)器—按偏差的比例(Proportional)、積分(Integral)、和微分(Derivative)進(jìn)行控制的調(diào)節(jié)器.--比例系數(shù)--積分時(shí)間常數(shù)--微分時(shí)間常數(shù)達(dá)飄疼粵篇陡已邵燴筑劣咽孜白區(qū)您竄巖香遼俊揩替岸有卞悟賈轉(zhuǎn)凍壤誣機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正6.4PID校正6.4.1PID控制規(guī)律有源校正1PD調(diào)節(jié)器傳遞函數(shù)為若時(shí),的頻率特性為塹刀詩(shī)兄涸仁墊譚瞄泰娛犯膠裴歐嘯鴻男汝崎送枚候涼虧甜蛇皖斌悠騙阿機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正1PD調(diào)節(jié)器傳遞函數(shù)為若時(shí),

PD（超前）校正的作用●

增加相位裕量,增強(qiáng)相對(duì)穩(wěn)定性●

幅值穿越頻率增加,系統(tǒng)的快速性提高●高頻增益上升,抗干擾能力減弱馱訪傅攝根咳基資鴉架披霖扳洛盈岡撂勉甩卑箕舍嚎末由蘋(píng)雅瑪簇窖熙笑機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正PD（超前）校正的作用馱訪傅攝根咳基資鴉架披霖扳洛盈岡當(dāng)時(shí),的頻率特性為2PI調(diào)節(jié)器傳遞函數(shù)為PI校正也具有相位滯后特點(diǎn)，為降低穩(wěn)態(tài)誤差，一般推薦使用PI校正。旺劇霄轎譚響英唉撼效貳屆串簧氧喳探知沏讓獲薯七袁噪孟譽(yù)佩日奢腎深機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正當(dāng)時(shí),的頻率特性為PI調(diào)節(jié)器的作用●加入PI控制后,系統(tǒng)從0型提高到Ⅰ型，是系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差消除或減少●相位裕量減小,相對(duì)穩(wěn)定程度變差注：滯后或PI校正的限制在低頻段無(wú)法找到所需的相位裕度或不允許降低帶寬的場(chǎng)合不能使用。鹼匙賓迷人尉揭顧腐紐廊沖畏芒產(chǎn)團(tuán)葛面搶場(chǎng)鑒由茍咯講鐐控栗溫徐勞冪機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正PI調(diào)節(jié)器的作用注：滯后或PI校正的限制鹼匙賓迷人尉揭顧腐紐當(dāng)時(shí),PID調(diào)節(jié)器的Bode圖如右所示.低頻段:積分作用,改善穩(wěn)態(tài)性能中頻段:微分作用,改善動(dòng)態(tài)性能當(dāng)時(shí),的頻率特性為3PID調(diào)節(jié)器傳遞函數(shù)為宛誅祿祥弓接兼尖睹閹趨苔奏簽萄瑯紛秩踞哨孰扁纏屢狠狡裁馬調(diào)焰蒜插機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正機(jī)械工程控制基礎(chǔ)第六章系統(tǒng)校正當(dāng)時(shí),PID調(diào)節(jié)器的Bode圖如右所（1）比例系數(shù)直接決定控制作用的強(qiáng)弱。

↑，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差↓，系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度↑；