自动控制原理：第六章 控制系统的校正.pdf

自动控制原理：控制系统的校正 控制系统的校正是自动控制原理中的一项重要技术，旨在提高控制系统的动态性能和稳定性。在控制系统设计中，控制系统的校正是根据技术指标来确定控制方案，并选择传感器、放大器和执行机构等不可变部分。但是，在实际应用中，控制系统的不可变部分可能不能满足设计需求的性能指标，这时需要增加必要的元件，以重新组合控制系统，满足设计要求的性能指标。 控制系统的校正可以分为串联校正、反馈校正、前馈校正和干扰补偿四种方式。串联校正是指在控制器和被控对象之间增加一个校正装置，以提高控制系统的动态性能和稳定性。反馈校正是指在控制器和被控对象之间增加一个反馈回路，以提高控制系统的稳定性和瞬态性能。前馈校正是指在控制器和被控对象之间增加一个前馈回路，以提高控制系统的动态性能和稳定性。干扰补偿是指在控制系统中增加一个干扰补偿网络，以提高控制系统的抗干扰能力。 控制系统的校正设计基础包括性能指标和设计方法。性能指标包括时域指标和频域指标。时域指标包括超调量、调节时间、上升时间和稳态误差等。频域指标包括闭环幅频、开环幅频、峰值比、峰值频率、频带宽度和相稳定裕度等。设计方法包括频率法、根轨迹法和等效结构法等。 在串联校正中，常用的校正方式包括超前校正、滞后校正和滞后-超前校正等。超前校正是指在控制器和被控对象之间增加一个超前网络，以提高控制系统的动态性能和稳定性。滞后校正是指在控制器和被控对象之间增加一个滞后网络，以提高控制系统的稳定性和瞬态性能。滞后-超前校正是指在控制器和被控对象之间增加一个滞后-超前网络，以提高控制系统的动态性能和稳定性。 在设计串联校正系统时，需要按照以下步骤进行：Step 1，根据对稳态误差系数的要求，确定开环增益K；Step 2，利用已确定的增益K，计算出未校正系统的相稳定裕度γ；Step 3，确定系统需要增加的相位超前角φm，通常留有5°~12°的裕量；Step 4，利用方程sin φm = a-1/a+1，确定系数a(a > 1)；Step 5，确定与未校正系统的幅值等于-10 log a相应的频率，选此频率作为新的截至频率；Step 6，利用公式ωm = 1/aT，确定T ；Step 7，确定超前网络的转折频率ω1 = 1/aT，ω2 = 1/T ；Step 8，最后引进一增益等于a的放大器，或者将现有放大器增益增加a倍。 通过对控制系统的校正，可以有效地提高控制系统的动态性能和稳定性，满足设计要求的性能指标，从而提高控制系统的整体性能。