自动控制 第六章第一讲学习资料 .ppt

第六章线性系统的校正方法

6.1系统的设计与校正问题

6.2基本控制规律

6.3频率法串联校正

6.4频率法反馈校正

6.5控制系统的复合校正

6.1系统的设计与校正问题

p系统组成

控制系统

不可变部分可变部分

执行机构校正装置

检测装置

前放、功放器(设计系统)

迫使系统满足性能要求校正装置

p控制系统的设计任务

校正(补偿)：如果改变放大器增益仍不能满足系统性能指标要求，则

要改变系统结构，或在系统中增加附加装置，对原系统（固有部分）

再设计使之满足性能要求。

系统设计的本质是确定合适的校正装置

p常用校正方式：串联校正、反馈校正、前馈校正、复合校正

6.1.1性能指标

控制精度

pK越大,e越小,

稳态误差ess

ss但太大系统可能不稳定

p过渡过程响应特性

•时域：上升时间tr、超调量σ%、调节时间ts

•频域：谐振峰值Mr、截止频率ωc、

谐振频率ωr、带宽ωb

p相对稳定性

增益裕量Kg、相位裕量(c)

p扰动的抑制

带宽ωb

6.1.1性能指标

p过渡过程响应特性

•时域：上升时间tr、超调量σ%、调节时间ts

•频域：谐振峰值Mr、截止频率ωc、

谐振频率ωr、带宽ωb

教材P202,式(61)~(68)

可知11即越大,则越小

:ts,cts;

nc

越大,则越大,Mr越小,越小

6.1.2系统带宽的选择

低频变化缓慢，频率到

如图示典型闭环幅频特性曲线

p(j)某数值时，出现谐振

（1）始值表征系统无差度,

(0)()0

即低频段反映系统稳态性能。理解：bode曲

线低频段反映了系统型别V和开环增益，而稳态误

高频迅速衰减

差由它们决定，见P115.



（2）Mmax表征系统的振荡指标，越

r(0)

大，p越大。一般Mr1.2~1.5，p20%~30%

（3）r和b表征系统的快速性，r和b

的值越大，越小。介于ω和之间，

tscrb

也可用c衡量系统的快速性。

p从相位裕度γ考虑，所c在的开环中频段斜率为-20dB/dec，同时中频段要占

据一定的频率范围，以确保系统参数变化时，相角裕度变化不大，通常γ=45o

左右。当考虑较强的信噪比时，处的斜率应小于40dB/dec。另外，不同c对

c



应不同的b，设计时应选择切合实际的带宽。

p过了中频段，要求幅频特性迅速衰减，以削弱噪声，这是系统带宽应考虑的。

带宽大可以复现输入信号，但带宽过大则引入噪声。

p进入系统的信号既有r(t)，又有噪声信号n(t)，如果r(t)

的带宽0~m,n(t)的带宽1~n,则b(5~10)m,且使1~n

处于0~m之外。如图示，带宽能尽量复现r(t)且抑制n(t)。

R(j)

φ