控制系統(tǒng)的校正

1、自動(dòng)控制原理劉佩陽清華大學(xué)出版社、北京大學(xué)出版社7.1.1時(shí)域分析法校正思想要求系統(tǒng)穩(wěn)定，則閉環(huán)極點(diǎn)必須全部分布在虛軸之間必須保持一定距離。要求相應(yīng)調(diào)整時(shí)間短，則主導(dǎo)極點(diǎn)與虛軸之間必須保持一定距離。要求超調(diào)量小于某值，則從坐標(biāo)原點(diǎn)引向主導(dǎo)極點(diǎn)的向量與負(fù)實(shí)軸的夾角余弦值不能大于相應(yīng)數(shù)值。要求系統(tǒng)上升時(shí)間短，則從坐標(biāo)原點(diǎn)引向主導(dǎo)極點(diǎn)的向量的模不能太小。7.1.2頻域分析法校正思想（1）在精度方面，為了使系統(tǒng)具有較好的穩(wěn)定性，開環(huán)對(duì)數(shù)幅頻特性應(yīng)以斜率穿越零分貝線你通常不應(yīng)更陡峭。（2）在動(dòng)態(tài)指標(biāo)方面，為了不使系統(tǒng)的超調(diào)量太大，系統(tǒng)應(yīng)具有一定的穩(wěn)定裕度。一般來說，開環(huán)對(duì)數(shù)頻率特性的低頻段能夠反映出系統(tǒng)

2、穩(wěn)態(tài)誤差大??；中頻段基本反映了系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能和抗干擾性；高in段對(duì)系統(tǒng)影響較小，反映系統(tǒng)的復(fù)雜性和濾波性能。串聯(lián)校正，就是在系統(tǒng)的前向通路中串入有源或無源校正裝置或網(wǎng)絡(luò)，來改善系統(tǒng)的性能。一般來說，串聯(lián)校正比較簡(jiǎn)單，也易于對(duì)信號(hào)進(jìn)行各種必要形式的變換。特別是在直流控制系統(tǒng)中，由于傳遞直流電壓信號(hào)，適用于采用串聯(lián)校正，如圖，G0（s）為鎖校正系統(tǒng)的傳遞函數(shù)，Gd（s）為串聯(lián)校正裝置或網(wǎng)絡(luò)傳遞函數(shù)。7.2.1超前網(wǎng)絡(luò)常被用來改善系統(tǒng)的穩(wěn)定性和動(dòng)態(tài)特性。由于引入誤差信號(hào)的微分項(xiàng)，就意味著與先將誤差信號(hào)的相位超前一定角度來抵消后級(jí)元件產(chǎn)生的遲后，因而使系統(tǒng)的穩(wěn)定性和動(dòng)態(tài)性能都得到改善。從系統(tǒng)的傳遞特性

3、上看，引入微分項(xiàng)可以改變系統(tǒng)閉環(huán)傳遞函數(shù)的零、極點(diǎn)分布情況。串聯(lián)校正網(wǎng)絡(luò)的傳遞函數(shù)：Gd(s)=K1(1+K2s),串聯(lián)校正網(wǎng)絡(luò)相當(dāng)于比例環(huán)節(jié)與一階微分環(huán)節(jié)的并聯(lián)，故稱為比例微分調(diào)節(jié)器（PD調(diào)節(jié)器）實(shí)際系統(tǒng)中常用近似PD調(diào)節(jié)器無遠(yuǎn)超前網(wǎng)絡(luò)，其傳遞函數(shù)為： 其中 ，無源超前網(wǎng)絡(luò)的幅相特性表達(dá)式為：最大超前相位出現(xiàn)的頻率：最大超前角：Kd一般取1/51/207.2.2遲后網(wǎng)絡(luò) 遲后網(wǎng)絡(luò)常被用來減小系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差。由于引入誤差信號(hào)的積分項(xiàng)，就意味把誤差累積，將使得執(zhí)行元件上的控制信號(hào)隨時(shí)間增大而增大，從而使系統(tǒng)的誤差減小直到誤差趨近于0為止。該方法相當(dāng)于在系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)中增加一個(gè)位于原點(diǎn)的極點(diǎn)，從

4、而提高系統(tǒng)的誤差階數(shù)使得系統(tǒng)穩(wěn)定性改善。串聯(lián)校正網(wǎng)絡(luò)的傳遞函數(shù)為 ，串聯(lián)校正網(wǎng)絡(luò)相當(dāng)于比例環(huán)節(jié)與積分環(huán)節(jié)的并聯(lián)，因此稱為比例積分校正（PI校正）。無源遲后網(wǎng)絡(luò)的傳遞函數(shù) ，=(R1+R2)/R1, =R1C1。7.2.2遲后網(wǎng)絡(luò)有源遲后網(wǎng)絡(luò)傳遞函數(shù)7.2.3復(fù)合網(wǎng)絡(luò)PID校正比例積分微分校正傳遞函數(shù)有源網(wǎng)絡(luò)傳遞函數(shù)：7.2.3復(fù)合網(wǎng)絡(luò)無緣復(fù)合網(wǎng)絡(luò)校正傳遞函數(shù)：其中在實(shí)際控制系統(tǒng)中，反饋校正裝置是廣泛采用的校正方式之一。反饋校正是通過在系統(tǒng)的某一部分引入反饋裝置或網(wǎng)絡(luò)，來改善系統(tǒng)的性能，故又稱為部分反饋校正。反饋校正系統(tǒng)如圖：控制系統(tǒng)中采用反饋放大器做為前級(jí)元件，這種將元件輸出的全部或部分直接反饋到元件輸入端的方法稱為硬反饋。但是，在系統(tǒng)中構(gòu)成反饋校正時(shí)廣泛采用軟反饋，即反饋矯正信號(hào)不是直接與于系統(tǒng)的信號(hào)相綜合，而是將輸出信號(hào)經(jīng)過僵硬網(wǎng)絡(luò)的加工而得到。在位置控制系統(tǒng)中，輸入信號(hào)的一次導(dǎo)數(shù)是輸出軸的轉(zhuǎn)速，二次導(dǎo)數(shù)是輸出軸的角加速度，則相應(yīng)的反饋分別稱為速度反饋和加速度反饋。工程中最廣泛的是速度反饋校正，在速度反饋系統(tǒng)中，通常用轉(zhuǎn)速計(jì)（或測(cè)速發(fā)電機(jī)）作為校正元件。