自動控制理論課件自控課件(第六章)

1、 China Agriculture University-East 主主 編：編： 胡壽松胡壽松 授課教師：授課教師： 趙燕東趙燕東 教授教授 China Agriculture University-East1. 系統的設計與校正問題系統的設計與校正問題2. 常用校正裝置及其特性常用校正裝置及其特性3. 串聯校正串聯校正4. 反饋校正反饋校正5. 復合校正復合校正 China Agriculture University-East系統的設計與校正問題系統的設計與校正問題何謂校正？何謂校正？ 所謂校正，就是在系統中加入一些其參數可以根所謂校正，就是在系統中加入一些其參數可以根據需要而改變的機

2、構或裝置，使系統整個特性發(fā)生變據需要而改變的機構或裝置，使系統整個特性發(fā)生變化，從而滿足給定的各項性能指標?；瑥亩鴿M足給定的各項性能指標。 China Agriculture University-East一一. . 系統的初步設計步驟：系統的初步設計步驟： 當被控對象給定后，按照被控對象的工作條件，被控當被控對象給定后，按照被控對象的工作條件，被控信號應具有的最大速度和加速度要求等，可以初步選定信號應具有的最大速度和加速度要求等，可以初步選定執(zhí)行元件的型式、特性和參數。執(zhí)行元件的型式、特性和參數。 根據測量精度、抗干擾能力、被測信號的物理性質、根據測量精度、抗干擾能力、被測信號的物理性質、

3、測量過程中的慣性及非線性度等因素，選擇合適的測量測量過程中的慣性及非線性度等因素，選擇合適的測量變送元件。變送元件。 設計增益可調的前置放大器與功率放大器。設計增益可調的前置放大器與功率放大器。 China Agriculture University-East-開環(huán)對數幅頻特性在中頻區(qū)的斜率應為開環(huán)對數幅頻特性在中頻區(qū)的斜率應為20dB/dec，同時要求中頻區(qū)占據一定的頻率范圍，以保證在系統同時要求中頻區(qū)占據一定的頻率范圍，以保證在系統參數變化時，相角裕度變化不大。參數變化時，相角裕度變化不大。 相角裕度具有相角裕度具有 左右的數值。左右的數值。 o45過此中頻區(qū)后，要求系統幅頻特性迅速衰減

4、，以削減噪過此中頻區(qū)后，要求系統幅頻特性迅速衰減，以削減噪聲對系統的影響。聲對系統的影響。 控制系統的帶寬頻率通常取為控制系統的帶寬頻率通常取為 其中：其中： 為輸入信號的寬度。為輸入信號的寬度。Mb)105(M0 China Agriculture University-East復合校正復合校正串聯校正串聯校正反饋校正反饋校正前饋校正前饋校正 China Agriculture University-East串聯校正串聯校正控制器控制器對象對象反饋校正反饋校正RE-NC China Agriculture University-East前饋校正前饋校正控制器控制器對象對象ERNC-前饋前饋校

5、正校正控制器控制器對象對象NC China Agriculture University-East+CGn(s)G1(s)G2(s)NRE+-按擾動補償的復合控制形式按擾動補償的復合控制形式 China Agriculture University-East按輸入補償的復合控制形式按輸入補償的復合控制形式 G1(s)Gn(s)G2(s)RE+-C China Agriculture University-East 1. 1. 比例（比例（P）控制規(guī)律控制規(guī)律 Kpr(t)m(t)c(t)e(t)-Kp稱為稱為P控制增益?？刂圃鲆妗?在串聯校正中，加大控制器增益在串聯校正中，加大控制器增益Kp，

6、可以提高系統的開環(huán)增可以提高系統的開環(huán)增益，減小系統穩(wěn)態(tài)誤差，從而提高系統的控制精度，但會降低系益，減小系統穩(wěn)態(tài)誤差，從而提高系統的控制精度，但會降低系統的相對穩(wěn)定性，甚至可能造成閉環(huán)系統不穩(wěn)定。因此，在系統統的相對穩(wěn)定性，甚至可能造成閉環(huán)系統不穩(wěn)定。因此，在系統校正設計中，很少單獨使用比例控制規(guī)律。校正設計中，很少單獨使用比例控制規(guī)律。 China Agriculture University-East Kp（1 s）r(t)m(t)c(t)e(t)- 為比例系數；為比例系數； 為微分時間常數為微分時間常數 。pKdttdeKteKtmpp)()()( China Agriculture U

7、niversity-East例例1 1：設比例：設比例微分控制系統如下圖所示，試分析微分控制系統如下圖所示，試分析PDPD控制控制 器對系統性能的影響。器對系統性能的影響。 在串聯校正時，可使系統增加一個在串聯校正時，可使系統增加一個 的開環(huán)零點，的開環(huán)零點，使系統的相角裕度提高，因而有助于系統動態(tài)性能的改使系統的相角裕度提高，因而有助于系統動態(tài)性能的改善。善。 1Kp（1s）r(t)m(t)c(t)e(t)-21Jsc(t) China Agriculture University-EastsKiR(s)E(s)M(s)C(s)-tidtteKtm0)()( 在串聯校正時，采用在串聯校正時，

8、采用I 控制器可以提高系統的型別，有利于系統控制器可以提高系統的型別，有利于系統穩(wěn)態(tài)性能的提高，但積分控制使系統增加了一個位于原點的開環(huán)極穩(wěn)態(tài)性能的提高，但積分控制使系統增加了一個位于原點的開環(huán)極點，使信號產生的相角滯后，于系統的穩(wěn)定性不利。因此，在控制點，使信號產生的相角滯后，于系統的穩(wěn)定性不利。因此，在控制系統的校正設計中，通常不宜采用單一的系統的校正設計中，通常不宜采用單一的I 控制器。控制器。 China Agriculture University-East 在串聯校正中，在串聯校正中，PI控制器相當于在系統中增加了一個位于原控制器相當于在系統中增加了一個位于原點的開環(huán)極點，同時也增

9、加了一個位于點的開環(huán)極點，同時也增加了一個位于s左半平面的開環(huán)零點。位左半平面的開環(huán)零點。位于原點的極點可以提高系統的型別，以消除或減小系統的穩(wěn)態(tài)誤于原點的極點可以提高系統的型別，以消除或減小系統的穩(wěn)態(tài)誤差，改善系統的穩(wěn)態(tài)性能；而增加的負實零點則用來減小系統的差，改善系統的穩(wěn)態(tài)性能；而增加的負實零點則用來減小系統的阻尼程度，緩和阻尼程度，緩和PI控制器極點對系統穩(wěn)定性及動態(tài)過程產生的不控制器極點對系統穩(wěn)定性及動態(tài)過程產生的不利影響。利影響。 R(s)E(s)M(s)C(s)-)11 (sTKiptippdtteTKteKtm0)()()( China Agriculture Universit

10、y-East例例2 2：設比例：設比例積分控制系統如下圖所示，其中不可變部積分控制系統如下圖所示，其中不可變部 分的傳遞函數為：分的傳遞函數為： 試分析試分析PIPI控制器對系統穩(wěn)態(tài)性能的改善作用?？刂破鲗ο到y穩(wěn)態(tài)性能的改善作用。 6 ) 1()(00TssKsG)11 (sTKip) 1(0TssKR(s)E(s)M(s)C(s)- China Agriculture University-East)11 (ssTKipR(s)E(s)M(s)C(s)-sssTKssTsTTKssTKsGipiiipipc) 1)(1(1)11 ()(212 China Agriculture Univer

11、sity-East 由此可以看出：當利用由此可以看出：當利用PID控制器進行串聯校正控制器進行串聯校正時，除可使系統的型別提高一級外，還將提供兩個負時，除可使系統的型別提高一級外，還將提供兩個負實零點。實零點。 與與PI控制器相比，控制器相比，PID控制器除了同樣具有提高控制器除了同樣具有提高系統的穩(wěn)態(tài)性能的有點外，還多提供一個負實零點，系統的穩(wěn)態(tài)性能的有點外，還多提供一個負實零點，從而在提高系統動態(tài)性能方面，具有更大的優(yōu)越性。從而在提高系統動態(tài)性能方面，具有更大的優(yōu)越性。 China Agriculture University-East一無源校正網絡一無源校正網絡 1. 1. 無源超前網絡

12、無源超前網絡 1R2R1U2UC321UUU22313RUdtdUCRU China Agriculture University-East 先進行拉氏變換，再消去中間變量先進行拉氏變換，再消去中間變量 ，得超前網絡，得超前網絡的傳遞函數為：的傳遞函數為： 3UTsTssG11)(其中，其中， 分度系數；分度系數； 時間常數。時間常數。 1221RRRCRRRRT2121 China Agriculture University-East)(LmmT1T1)(o90o0mlg10lg20-20dB/dec China Agriculture University-EastT1mmT1Tm111

13、arcsinmmlg10)(mL China Agriculture University-East2. . 無源滯后網絡無源滯后網絡 1R2RC1U2UTsbTssG11)(其中：其中：1212RRRbCRRT)(21 China Agriculture University-East無源滯后網絡的對數頻率特性如下圖所示：無源滯后網絡的對數頻率特性如下圖所示： )(LmmT1T1)(o90o0mblg20-20dB/dec China Agriculture University-EastmmbT1T1mbTm1bbm11arcsin China Agriculture University

14、-East3. 無源滯后無源滯后超前網絡超前網絡 1R2R2C1U2U1C1)()1)(1 ()(2sTTTsTTsTsTsGabbabab11CRTa22CRTb21CRTab其中：其中：)1)(1 ()1)(1 ()(saTsaTsTsTsGbab China Agriculture University-East無源滯后無源滯后超前網絡的對數幅頻漸進特性如下圖所示：超前網絡的對數幅頻漸進特性如下圖所示： )(LaT1aT1alg20-20dB/decbT1aTa120dB/dec0dB/dec China Agriculture University-East二二 有源校正網絡有源校正網

15、絡 1. 同相輸入超前（微分）有源網絡同相輸入超前（微分）有源網絡 1R2R3R4R5RiUoUCfU China Agriculture University-East2. PID（比例比例-積分積分-微分）有源網絡微分）有源網絡 1R2R1RiUoU1C2CTssTsKsG)1)(1 ()(12RRK 22CRT 11CR其中：其中： China Agriculture University-East20dB/decT1120lgK)(L-20dB/deco90o90)(PIDPID（比例比例- -積分積分- -微分）有源網絡的對數幅頻漸進特性如微分）有源網絡的對數幅頻漸進特性如下圖所示：

16、下圖所示： China Agriculture University-East三三PIDPID控制器控制器 1. PID控制器的結構控制器的結構 PID過程erLrLRrecemMAMmmc China Agriculture University-East一一. . 頻率響應法校正設計頻率響應法校正設計 分析法：分析法：優(yōu)點：校正裝置比較直觀，物理實現上容易。優(yōu)點：校正裝置比較直觀，物理實現上容易。缺點：對設計者要求較高，有一定的工程設計經驗，缺點：對設計者要求較高，有一定的工程設計經驗， 設計過程帶有試探性。設計過程帶有試探性。 綜合法：綜合法： 從閉環(huán)系統性能與開環(huán)系統特性密切相關出從閉

17、環(huán)系統性能與開環(huán)系統特性密切相關出發(fā)發(fā),根據規(guī)定的性能指標要求確定系統期望的開環(huán)根據規(guī)定的性能指標要求確定系統期望的開環(huán)特性形狀特性形狀,然后與系統原有開環(huán)特性相比較然后與系統原有開環(huán)特性相比較,從而確從而確定校正方式、校正裝置的形式和參數定校正方式、校正裝置的形式和參數。 China Agriculture University-East二二. . 串聯超前校正串聯超前校正用頻域法設計無源超前網絡的步驟：用頻域法設計無源超前網絡的步驟： 根據穩(wěn)態(tài)誤差要求，確定開環(huán)增益根據穩(wěn)態(tài)誤差要求，確定開環(huán)增益K。 利用已確定的開環(huán)增益，計算待校正系統的利用已確定的開環(huán)增益，計算待校正系統的相角裕度。相角

18、裕度。根據截止頻率根據截止頻率 的要求，計算超前網絡參數的要求，計算超前網絡參數 cT,選擇：選擇：cmaLLmCClg10)()(有：有：aTm1驗證已校正系統的相角裕度驗證已校正系統的相角裕度 。 China Agriculture University-East 例：控制系統如下圖所示，若要求系統在單位斜坡輸入例：控制系統如下圖所示，若要求系統在單位斜坡輸入 信號作用時，位置輸出穩(wěn)態(tài)誤差信號作用時，位置輸出穩(wěn)態(tài)誤差 ， 開環(huán)截止頻率開環(huán)截止頻率 ，相角裕度，相角裕度 ， 幅值裕度幅值裕度 ，試設計串聯無源超前網絡。，試設計串聯無源超前網絡。 15radess1 . 0srad /4 .

19、4o45dBh10) 1( ssKR(s)C(s)+- China Agriculture University-East 例：控制系統如下圖所示，開環(huán)傳遞函數為：例：控制系統如下圖所示，開環(huán)傳遞函數為： 若要求系統在單位斜坡輸入信號作用時，位置輸若要求系統在單位斜坡輸入信號作用時，位置輸 出穩(wěn)態(tài)誤差出穩(wěn)態(tài)誤差 ，動態(tài)過程的超調量為：，動態(tài)過程的超調量為： ，試設計校正網絡。，試設計校正網絡。 18001. 0sse) 1001. 0)(1 . 01 (10)(ssssGcsts06. 0%,35% China Agriculture University-East三三. . 串聯滯后校正串聯

20、滯后校正用頻域法設計無源超前網絡的步驟：用頻域法設計無源超前網絡的步驟： 根據穩(wěn)態(tài)誤差要求，確定開環(huán)增益根據穩(wěn)態(tài)誤差要求，確定開環(huán)增益K。 利用已確定的開環(huán)增益，計算待校正系統的利用已確定的開環(huán)增益，計算待校正系統的截止頻率、相角裕度和幅值裕度。截止頻率、相角裕度和幅值裕度。確定確定b b和和T T 。 選擇截止頻率選擇截止頻率 ，計算相角裕度，計算相角裕度 。c0)(lg20CLb1 . 01CbT驗證已校正系統的相角裕度驗證已校正系統的相角裕度 。 China Agriculture University-East130s例：系統的開環(huán)傳遞函數為：例：系統的開環(huán)傳遞函數為： 要求校正后系統

21、的靜態(tài)速度誤差系數等于要求校正后系統的靜態(tài)速度誤差系數等于 、 、 、 試設計串聯校正網絡。試設計串聯校正網絡。 2121)12.0)(11.0()(0sssKsGo40dBh10sradC/3 . 2 China Agriculture University-East例：系統的開環(huán)傳遞函數為：例：系統的開環(huán)傳遞函數為： 要求校正后系統在要求校正后系統在r(t)=tr(t)=t作用下，穩(wěn)態(tài)誤差為作用下，穩(wěn)態(tài)誤差為 ，動態(tài)過程的超調量為，動態(tài)過程的超調量為 ， 調整時間為調整時間為 ，試設計串聯校正網絡。，試設計串聯校正網絡。 23)12.0)(11.0(5.0)(0ssssG033. 0)(s

22、se%38% sts5 . 5 China Agriculture University-East串聯超前與滯后校正的不同之處串聯超前與滯后校正的不同之處: :超前校正利用超前網絡的相角超前特性；滯后校超前校正利用超前網絡的相角超前特性；滯后校正利用滯后網絡的高頻幅值衰減特性。正利用滯后網絡的高頻幅值衰減特性。 為了滿足嚴格的穩(wěn)態(tài)性能要求為了滿足嚴格的穩(wěn)態(tài)性能要求, ,當采用無源校正網當采用無源校正網絡時絡時, ,超前校正要求一定的附加增益超前校正要求一定的附加增益, ,而滯后校正而滯后校正一般不需要附加增益。一般不需要附加增益。 對于同一系統采用超前校正的系統帶寬大于采用對于同一系統采用超前

23、校正的系統帶寬大于采用滯后校正的系統帶寬，當輸入端噪聲電平較高時滯后校正的系統帶寬，當輸入端噪聲電平較高時，一般不宜選用超前校正，一般不宜選用超前校正 。 China Agriculture University-East四四. . 串聯滯后串聯滯后 超前校正（分析法）超前校正（分析法） 這種校正方法兼有滯后校正和超前校正的優(yōu)點這種校正方法兼有滯后校正和超前校正的優(yōu)點,即即已校正系統響應速度較快已校正系統響應速度較快,超調量較小超調量較小,抑制高頻噪聲的抑制高頻噪聲的性能也比較好。性能也比較好。 基本原理基本原理:利用滯后利用滯后 超前網絡的超前部分來增大超前網絡的超前部分來增大系統的相角裕度

24、，同時利用滯后部分來改善系統的穩(wěn)態(tài)系統的相角裕度，同時利用滯后部分來改善系統的穩(wěn)態(tài)性能性能。 China Agriculture University-East校驗已校正系統的各項性能指標校驗已校正系統的各項性能指標。 采用串聯滯后網絡使系統滿足采用串聯滯后網絡使系統滿足 的要求的要求。 c增加串聯超前網絡滿足相角裕度要求增加串聯超前網絡滿足相角裕度要求。 步驟：步驟： 根據穩(wěn)定性要求確定開環(huán)增益根據穩(wěn)定性要求確定開環(huán)增益K。 求出待校正系統的截止頻率求出待校正系統的截止頻率 、相角裕度、相角裕度 及幅值裕度及幅值裕度 。 C)(dBh China Agriculture University

25、-East例例1：設待校正系統開環(huán)傳遞函數為：設待校正系統開環(huán)傳遞函數為： 要求設計校正裝置，使系統滿足下要求設計校正裝置，使系統滿足下 列性能指標：當輸入信號列性能指標：當輸入信號 時，穩(wěn)態(tài)誤差為，時，穩(wěn)態(tài)誤差為， 31 ) 101. 0)(11 . 0(10)(ssssGsradess/04. 0oCs45,301sradtr/10)( China Agriculture University-East例例2：設待校正系統開環(huán)傳遞函數為：設待校正系統開環(huán)傳遞函數為： 要求設計校正裝置，使系統滿足下要求設計校正裝置，使系統滿足下 列性能指標：當輸入信號時列性能指標：當輸入信號時 穩(wěn)態(tài)穩(wěn)態(tài) 誤

26、差為，誤差為， 。 33) 1601)(11 . 0(126)(ssssGsradess/1261oCs30,201stradtr/)( China Agriculture University-East四四. . 串聯滯后串聯滯后 超前校正（綜合法）超前校正（綜合法）步驟：步驟： 根據穩(wěn)定性要求確定開環(huán)增益根據穩(wěn)定性要求確定開環(huán)增益K。 求出待校正系統的截止頻率求出待校正系統的截止頻率 、相角裕度、相角裕度 及幅值裕度及幅值裕度 。 C)(dBh確定期望的確定期望的 和和 。 c過過 作斜率為作斜率為-20db的直線，得中頻段的直線，得中頻段。 c China Agriculture Uni

27、versity-East2211crrcrrMMMM校驗已校正系統校驗已校正系統 的各項性能指標的各項性能指標。 )(sG中中低頻段連接；低頻段連接； 確定中頻段長度：確定中頻段長度： 中中高頻段連接；高頻段連接； )()()(sGsGsGc確定校正環(huán)節(jié)確定校正環(huán)節(jié) 。 China Agriculture University-East例例1 1：系統的開環(huán)傳遞函數為：系統的開環(huán)傳遞函數為： 要求校正后系統在要求校正后系統在r(t)=0.5mm/s作用下，穩(wěn)態(tài)誤作用下，穩(wěn)態(tài)誤 差為差為 ，動態(tài)過程的超調量為，動態(tài)過程的超調量為 ，調整時間為，調整時間為 ，試設計串聯，試設計串聯 校正網絡。校正

28、網絡。 27)1)(11.0(5.0)(0ssssGmmess005. 0)(%25% sts8 China Agriculture University-East例例2：系統的開環(huán)傳遞函數為：系統的開環(huán)傳遞函數為： 要求校正后使系統滿足：要求校正后使系統滿足： ， 動態(tài)過程的超調量為動態(tài)過程的超調量為 ，調整時間，調整時間 為為 ，試設計串聯校正網絡。，試設計串聯校正網絡。 附加附加)102.0)(112.0()(0sssksG)/(70sradKv%40% sts1 China Agriculture University-East一反饋校正的原理與特點一反饋校正的原理與特點1G2GCGR

29、(s)C(s) China Agriculture University-East開環(huán)傳遞函數為：開環(huán)傳遞函數為： CGGGGsG2211)(當當 12CGG則：則： CCGGGGGGsG1221)(上式表明：反饋校正后系統的特性幾乎與被反饋校正上式表明：反饋校正后系統的特性幾乎與被反饋校正 裝置包圍的環(huán)節(jié)無關。裝置包圍的環(huán)節(jié)無關。 China Agriculture University-East當當 12CGG則：則： 21)(GGsG上式表明：已校正系統與待校正系統特性一致。上式表明：已校正系統與待校正系統特性一致。所以，適當選取反饋校正裝置的參數，可以使已校正所以，適當選取反饋校正裝置

30、的參數，可以使已校正 系統的特性發(fā)生期望的變化。系統的特性發(fā)生期望的變化。 China Agriculture University-East反饋校正的基本原理：反饋校正的基本原理： 用反饋校正裝置包圍待校正系統中對動態(tài)性能改用反饋校正裝置包圍待校正系統中對動態(tài)性能改善有重大妨礙作用的某些環(huán)節(jié)形成局部反饋，當善有重大妨礙作用的某些環(huán)節(jié)形成局部反饋，當局部反饋回路的開環(huán)幅值遠大于局部反饋回路的開環(huán)幅值遠大于1的條件下，局部的條件下，局部反饋回路的特性主要取決于反饋校正裝置，而與反饋回路的特性主要取決于反饋校正裝置，而與被包圍部分無關，適當選擇反饋校正裝置的形成被包圍部分無關，適當選擇反饋校正裝置

31、的形成和參數，可以使已校正系統的性能滿足給頂指標和參數，可以使已校正系統的性能滿足給頂指標的要求。的要求。 China Agriculture University-East反饋校正的特點反饋校正的特點：1. 削弱非線性特性的影響削弱非線性特性的影響2. 減小系統的時間常數減小系統的時間常數重要特點重要特點1G2GCGR(s)C(s) China Agriculture University-East設設 1112sTKG1T當時間常數當時間常數 較大時，影響整個系統的響應速度較大時，影響整個系統的響應速度如果采用反饋校正裝置如果采用反饋校正裝置 hcKG 111sTKG內回路的傳遞函數為：內

32、回路的傳遞函數為：hhKKTTKKKK11111111其中：其中： China Agriculture University-East可以看出：可以看出： 仍為慣性環(huán)節(jié)，但其傳遞系數和時間常數仍為慣性環(huán)節(jié)，但其傳遞系數和時間常數都減小都減小 倍，傳遞系數的下降可通過提高前置放倍，傳遞系數的下降可通過提高前置放大器的增益來彌補，而時間常數的下降有助于加快整個大器的增益來彌補，而時間常數的下降有助于加快整個系統的響應速度。系統的響應速度。G)1 (1hKK3. 降低系統對參數變化的敏感性降低系統對參數變化的敏感性以位置反饋為例以位置反饋為例無位置反饋，當無位置反饋，當 中的中的 變?yōu)樽優(yōu)?時時，

33、1112sTKG1K11KK則其相對增量為則其相對增量為 。 11KK China Agriculture University-East采用位置反饋后，變化前的傳遞函數為：采用位置反饋后，變化前的傳遞函數為： hKKKK1111而變化后的增量為：而變化后的增量為： 2111111)1 (hKKKKKKK相對增量可寫為：相對增量可寫為： 1111111KKKKKKh反饋校正后傳遞函數的相對增量比校正前減小了反饋校正后傳遞函數的相對增量比校正前減小了 倍倍)1 (1hKK4. 抑制系統噪聲。抑制系統噪聲。 China Agriculture University-East19 . 010s) 1

34、007. 0(2ss)(sH-R(s)C(s)例例1：火炮系統如下圖，試設計反饋校正環(huán)節(jié)：火炮系統如下圖，試設計反饋校正環(huán)節(jié) ，以，以 滿足下列要求：滿足下列要求： 當輸入的最高轉速為當輸入的最高轉速為50r/min時，最大的輸出角度時，最大的輸出角度 誤差誤差 ，超調量，超調量 ，過渡時間，過渡時間 。 37)(sHcosse3 . 0)(%30% sts5 . 2 China Agriculture University-East例例2：設系統結構如下圖，圖中：設系統結構如下圖，圖中：其中：其中：試設計反饋校正裝置試設計反饋校正裝置H(s)，使系統滿足：，使系統滿足： 39sksGsTsT

35、ksGsTksG332122011)(,) 1)(1()(,1)(,150vK%,40%。sts1002, 1 . 0,014. 04001,12,500221321TTTkkk-R(s)-)(sH)(2sG)(1sGC(s)(3sG China Agriculture University-East-R(s)-)(sH)(2sG)(1sGC(s)(3sG例例3：系統如下圖，其中：系統如下圖，其中 為待校正對象，且有為待校正對象，且有 要求校正后的系統在單位斜坡輸入作用下地穩(wěn)態(tài)誤要求校正后的系統在單位斜坡輸入作用下地穩(wěn)態(tài)誤 差差 。 試確定試確定H(s)的形式與參數，并求校正后系統的開環(huán)的形式

36、與參數，并求校正后系統的開環(huán) 傳遞函數傳遞函數G(s)。 43005. 0)(sseocrad45,20,ssGksssG1 . 0)(,200,) 11 . 0)(101. 0(10)(312)(2sG China Agriculture University-East測速測速超前網絡反饋校正超前網絡反饋校正 純測速反饋校正有降低系統增益的缺點；純測速反饋校正有降低系統增益的缺點； China Agriculture University-East加入測速加入測速超前網絡的后系統的開環(huán)傳函為超前網絡的后系統的開環(huán)傳函為 ) 1() 1() 1() 1)(1() 1()(2121sTsTsTs

37、KsTsTssTKsG其中：其中： 12TTTT 211)1 (TTKKTTt 式中式中 部分相當于增益不變，而時間常數減少的部分相當于增益不變，而時間常數減少的純測速反饋校正；純測速反饋校正；) 1(1sTsK因此，系統穩(wěn)定性和抑制噪聲的能力都有所提高。因此，系統穩(wěn)定性和抑制噪聲的能力都有所提高。式中式中 ，若保證，若保證 ，又相當于串聯滯后校正；，又相當于串聯滯后校正；112sTsT2TT China Agriculture University-East用分析法選擇測速用分析法選擇測速超前網絡參數的步驟：超前網絡參數的步驟：求待校正系統的求待校正系統的 ,c令令 為小于為小于1的不同值，

38、選出滿足相角裕度和截止的不同值，選出滿足相角裕度和截止頻率要求的頻率要求的 ；2TT2TT計算計算 2,TKt最后選擇合適的測速發(fā)電機和相角超前網絡。最后選擇合適的測速發(fā)電機和相角超前網絡。 China Agriculture University-East例：設某控制系統如下圖所示，待校正系統開環(huán)增益例：設某控制系統如下圖所示，待校正系統開環(huán)增益 ，伺服電機時間常數，伺服電機時間常數 ，若要，若要 求校正后系統的相角裕度求校正后系統的相角裕度 ，截止頻率，截止頻率 ，并具有一定的抑制噪聲的能力，并具有一定的抑制噪聲的能力， 試確定測速反饋系數試確定測速反饋系數 和超前網絡時間常數和超前網絡時

39、間常數 。 4711440sKsT025. 01o50sradC/40tK2T) 1(11sTsK122sTsTtKR(s)C(s)-s China Agriculture University-East復合校正的原理與特點：復合校正的原理與特點： 在系統得反饋控制回路中加入前饋通路，組成一個在系統得反饋控制回路中加入前饋通路，組成一個前饋控制和反饋控制相組合的系統，只要系統參數選擇前饋控制和反饋控制相組合的系統，只要系統參數選擇得當，不但可以保持系統穩(wěn)定，極大地減小乃至消除穩(wěn)得當，不但可以保持系統穩(wěn)定，極大地減小乃至消除穩(wěn)態(tài)誤差，而且可以抑制幾乎所有的可測擾動，這樣的系態(tài)誤差，而且可以抑制幾

40、乎所有的可測擾動，這樣的系統就稱之為復合控制系統，相應的控制方式稱為復合控統就稱之為復合控制系統，相應的控制方式稱為復合控制。制。 復合校正的分類復合校正的分類 按擾動補償按擾動補償 按輸入補償按輸入補償 China Agriculture University-East一、按擾動補償的復合校正一、按擾動補償的復合校正)(1sG)(sGn)(2sG)(sC)(sN)(sE)(sR+目的：目的： 通過恰當選擇通過恰當選擇 ，使擾動，使擾動 經過經過 對系統對系統輸出輸出 產生補償作用，以抵消擾動產生補償作用，以抵消擾動 對輸出對輸出的影響。的影響。)(sGn)(sGn)(sN)(sN)(sC)(

41、sC China Agriculture University-East擾動作用下的傳遞函數為：擾動作用下的傳遞函數為：)()(1)()(1)()()(1)()()()()(211221212sGsGsGsGsGsGsGsGsGsGsGsGnnN擾動作用下的誤差為：擾動作用下的誤差為：)()()(1)()(1)()()()()(2112sNsGsGsGsGsGsNsGsCsEnNN若選擇若選擇0)()(1)(1sEsGsGNn此時，稱此時，稱 為對擾動的誤差全補償條件。為對擾動的誤差全補償條件。)(1)(1sGsGn China Agriculture University-East具體設計：

42、具體設計：選擇選擇 的形式和參數，使系統獲得滿意的動態(tài)性能的形式和參數，使系統獲得滿意的動態(tài)性能和穩(wěn)定性。和穩(wěn)定性。)(1sG然后按照全補償條件確定然后按照全補償條件確定 ，使系統完全不受可測，使系統完全不受可測量擾動的影響。量擾動的影響。)(sGn China Agriculture University-East例例1. 設復合校正系統如下圖所示，圖中設復合校正系統如下圖所示，圖中 為順饋裝置，為順饋裝置， 試確定試確定 使系統輸出量完全不受擾動的影響，且單位使系統輸出量完全不受擾動的影響，且單位 階躍響應的超調量階躍響應的超調量 ，峰值時間，峰值時間 53)(sGn22111)(,)(,)(ssGKsGsKsGtc),(,1sGKn),(sGc%,25% 。stp2