自动控制理论课件：第六章 线性系统的校正方法1.ppt

线性系统的校正方法是控制理论中的重要概念，旨在通过改变系统特性来满足特定的性能指标。本课件主要介绍了四种基本的校正方法：串联校正、反馈校正、前馈校正以及复合校正。 一、系统校正 系统校正是在已知控制系统结构和参数的情况下，通过设计附加的装置或元件来改善系统性能的过程。关键步骤包括明确性能指标、分析闭环特征值，并选择合适的校正方式。 1. 性能指标 性能指标通常分为频域指标和时域指标。频域指标如相对谐振峰值、谐振频率和带宽频率，与时域指标如超调量、调节时间和稳定裕度有直接关联。例如，相对谐振峰值与超调量有关，谐振频率和带宽频率则影响系统的快速性。 2. 闭环特征值 闭环幅频特性始值决定了系统的无差度，若大于0，系统存在误差；而相对谐振峰值则反映了系统的振荡程度，对超调量有直接影响。谐振频率和带宽频率是衡量系统快速响应的关键，它们的大小与过渡过程时间直接相关。 二、校正方式 1. 串联校正 串联校正通常是在误差测量点与控制器之间添加一个环节，以改变前向通道的特性，提升系统性能。这种方式简单易行，常用于能量较低的部位以减少损耗。 2. 反馈校正 反馈校正是在系统局部反馈通道中增加环节，通过调整反馈信号来改善系统性能，可以抵消系统内部参数变化和非线性因素的影响。 3. 前馈校正 前馈校正分为顺馈校正和扰动补偿型前馈校正，前者在主反馈回路之外，后者则针对可测扰动进行补偿。这两种方法都能增强系统对扰动的抑制能力。 4. 复合校正 复合校正结合了反馈和前馈校正的优点，根据扰动或输入补偿来设计控制策略，适用于同时要求高稳态精度和快速暂态响应的系统。 在设计校正方案时，必须根据具体系统的需求和约束，灵活运用这四种校正方法，以达到最佳的控制效果。设计过程中，通常先将时域指标转换为频域指标，利用开环频率特性法进行设计，然后验证是否满足性能指标。同时，要关注相角裕度，确保其在45˚左右，以保证系统的稳定性和适应性。线性系统的校正方法是控制工程师优化系统性能、提升系统稳定性和响应速度的重要工具。