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1、自动控制原理胡寿松第六章PID Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life, there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望主要内容主要内容 1、校正的概念及类型、校正的概念及类型 2、常用校正装置及其特性、常用校正装置及其特性 3、串联综合校正、串联综合校正超前、滞后、滞后超前、滞后、滞后超超 前、希望特性法前、希望特性法 4、并联综合校正、并联综合校正 5、复合控制校正、复合控制校正重点与难点重点与难点 1、常用校正装置及其特性、常用校正装置及其特性 2、串联综合校正、串联综合校正超前、滞后、超前、滞后
2、、 滞后滞后超前、希望特性法超前、希望特性法 3、并联综合校正、并联综合校正难难 点点 校正方法与步骤校正方法与步骤重重 点点本章引言本章引言 设计控制系统时首先根据实际生产的要求选设计控制系统时首先根据实际生产的要求选择受控对象，如温控系统选温箱，调速系统选电择受控对象，如温控系统选温箱，调速系统选电机等等；然后确定控制器，完成测量，放大，比机等等；然后确定控制器，完成测量，放大，比较，执行等任务。但实际生产会对系统各方面的较，执行等任务。但实际生产会对系统各方面的性能提出要求：时域性能提出要求：时域 等，频等，频域域 等。当把受控对象和控等。当把受控对象和控制器组合起来以后，除了制器组合起
3、来以后，除了K可作适当调整外，其可作适当调整外，其它都有自身的静、动态特性它都有自身的静、动态特性称为不可变部分；称为不可变部分；设计的第三步是确定控制方式设计的第三步是确定控制方式开环、开环、apvsKKKt,%， gcbrKMM,0 闭环、复合控制等；第四步是分析系统性能闭环、复合控制等；第四步是分析系统性能时时域、复域、频域均可，若满足要求，域、复域、频域均可，若满足要求，皆大欢喜，但皆大欢喜，但概率很小，一般不满足要求，这时可在允许范围内概率很小，一般不满足要求，这时可在允许范围内调整调整K，K增大增大ess减小，但稳定性降低，若仍不满减小，但稳定性降低，若仍不满足要求，只能设法改进。
4、如：按足要求，只能设法改进。如：按ess设计的设计的K可能可能使使 ，不稳，若，不稳，若 ，但，但ess增大又不满足。增大又不满足。所以所以K不能减小，只能引入附加装置不能减小，只能引入附加装置校正装置。校正装置。本章引言（续）本章引言（续）0 K61 系统校正的基本概念系统校正的基本概念 一、定义：一、定义： 给系统附加一些具有某些典型环节的电网络，给系统附加一些具有某些典型环节的电网络，模拟运算部件及测量元件等，靠他们的配置有效的模拟运算部件及测量元件等，靠他们的配置有效的改进系统性能，称为系统校正。改进系统性能，称为系统校正。二、类型：二、类型： 1、串联校正：一般接在系统测量点之后和放
5、大器、串联校正：一般接在系统测量点之后和放大器 之前，串接于系统前向通道之中。之前，串接于系统前向通道之中。2、反馈校正：一般接于系统局部反馈通道中。、反馈校正：一般接于系统局部反馈通道中。 3、复合控制：在第三章减小、复合控制：在第三章减小ess的措施中已经讨的措施中已经讨 论过，有按给定补偿和扰动补偿两种方式。论过，有按给定补偿和扰动补偿两种方式。 61 系统校正的基本概念系统校正的基本概念串联校正控制器对象反馈校正校正类型（续）校正类型（续）三、校正中使用的性能指标：三、校正中使用的性能指标： 1、二阶系统频域指标与时域指标的关系：、二阶系统频域指标与时域指标的关系： 707.00121
6、2 rM 707. 0021 nr61 系统校正的基本概念系统校正的基本概念2412412 tg24221442 nb24241 nc61 系统校正的基本概念系统校正的基本概念2412412 tg性能指标（续）性能指标（续） tgttscns84 ，61 系统校正的基本概念系统校正的基本概念%100%21 e2、高阶系统频域指标与时域指标的关系：、高阶系统频域指标与时域指标的关系： sin1 rM性能指标（续）性能指标（续） 8 . 11%10014 . 016. 0% rrMM 8 . 1115 . 215 . 122 rrrMMMk其其中中，,cskt 61 系统校正的基本概念系统校正的基
7、本概念性能指标（续）性能指标（续）四、基本控制规律：四、基本控制规律： 一般采用比例、微分、积分等基本控制规律或采一般采用比例、微分、积分等基本控制规律或采用这些基本控制规律的某些组合，如用这些基本控制规律的某些组合，如PD、PI、PID等，等，利用它们相位超前或滞后、幅值增加等作用以实现对利用它们相位超前或滞后、幅值增加等作用以实现对被控对象的有效控制。被控对象的有效控制。62 常用校正装置及其特性常用校正装置及其特性一、无源校正网络一、无源校正网络 超前网络（微分性质）超前网络（微分性质） 1112212 CsRRRRZZZsGc 11112121212212112 CsRRRRCsRRR
8、RRRCsRRCsRRcUrUC2R1R1Z221111RZCsRRZ jzp0 pszsTsTsTsTssGc 1111则则 111 TpTz且且62 常用校正装置及其特性常用校正装置及其特性 CRTRRR12121 设设超前网络（续）超前网络（续）1. 幅相特性：幅相特性： 001 ，：A TtgTtgTTjGc 112222211 00000 ，）（：A62 常用校正装置及其特性常用校正装置及其特性10.20.5j0=0.2=0.5L02020T2 .01T5 .01T15 .05 .02 .02 .0mm001462. 对数频率特性：对数频率特性：62 常用校正装置及其特性常用校正装置
9、及其特性特点特点: 222221lg201lg20lg20TTLc TT 1121 TtgTtgc 1转折转折 00 ，相位超前，故称超前校正装置相位超前，故称超前校正装置 62 常用校正装置及其特性常用校正装置及其特性 m 2111 tgTmm，由由可求得可求得时的时的0 dd超前网络（续）超前网络（续）实际上实际上122111 TTTm 1,112112 TTTTm即即。的几何中点和在可见：)(21m62 常用校正装置及其特性常用校正装置及其特性 21 mtg 111sin2mmmtgtgmmmm sin1sin11,sin1sin1 则有则有超前网络（续）超前网络（续）. m 可可见见：
10、 log101lg20lg20 mcL且且62 常用校正装置及其特性常用校正装置及其特性3、实用方式：、实用方式： 111)( TsTssGc 0lg20 L低频段低频段出现低频下降，串入系统会使出现低频下降，串入系统会使K减小减小，ess增加。增加。实用中可让放大器的放大系数增加实用中可让放大器的放大系数增加超前网络（续）超前网络（续） 1 111 TsTssGc 倍，则会得到补偿。即倍，则会得到补偿。即62 常用校正装置及其特性常用校正装置及其特性T1T 1T 10 dbL 1log20 1log10超前网络（续）超前网络（续） 滞后网络（积分性质）：滞后网络（积分性质）：CsRZRZ12
11、211 ， CsRRCsRZZZsGc11212212 11212 CsRRCsR 12212 RRRCRT ，令令1R2RCcUrUZ262 常用校正装置及其特性常用校正装置及其特性 pszsTsTssGc 111则则TpTz 11 且且jzp01、幅相特性、幅相特性 TtgTtgTTjGc 112222211 000,1,00,10,0 AA62 常用校正装置及其特性常用校正装置及其特性特性曲线见下页特性曲线见下页滞后网络（续）滞后网络（续）2 . 01 5 . 01 j10滞后网络（续）滞后网络（续）2、对数频率特性：、对数频率特性： 222221lg201lg20TTL .11TtgT
12、tg TT1121 转折：转折： 特点：特点： 00 ，相位滞后，故称为滞后校正装置。相位滞后，故称为滞后校正装置。62 常用校正装置及其特性常用校正装置及其特性mm ,仍按照超前网络中公式计算，仍按照超前网络中公式计算， 1只将只将换为换为即可。即可。0614mm5522LdbT1T5 . 01T2 . 01002062 常用校正装置及其特性常用校正装置及其特性滞后网络（续）滞后网络（续）3.实用形式：实用形式：滞后网络不衰减，可直接使用。它是一个低通滤滞后网络不衰减，可直接使用。它是一个低通滤波器，而超前网络是一个高通滤波器。波器，而超前网络是一个高通滤波器。 滞后滞后超前网络（积分超前网
13、络（积分微分性质）：微分性质）： 62 常用校正装置及其特性常用校正装置及其特性2C1C1R2RrUcU 111212211222112211 sCRCRCRsCRCRsCRsCR,2112222111CRTCRTCRT 设设62 常用校正装置及其特性常用校正装置及其特性11111 sCRRZsCsCRZ22221 212ZZZsGc 211221TTTTT 及及滞后滞后超前网络（续）超前网络（续）j011T11T21T2T1z2z2p1p 111112121 sTsTsTsTsG则则 212122111111pspszszssTsTsTsTsGc 即即62 常用校正装置及其特性常用校正装置及
14、其特性若设若设 ,21TT 2211TTTT 2211pzzp 即即 则则 滞后滞后超前网络（续）超前网络（续）1、幅相特性：、幅相特性： 21211111222222221222121111TtgTtgTtgTtgTTTTjGc62 常用校正装置及其特性常用校正装置及其特性10j01 000100 ，：A 001 ，：A 122211211,1TTTTATT 此时此时 2111121211111TtgtgtgtgTtgTtgtgtg， 011212121121212111190111 ，。tgTTTTTTTTTTtg且同样且同样 02290 tg0002109090 故故62 常用校正装置及
15、其特性常用校正装置及其特性滞后滞后超前网络（续）超前网络（续）2、对数频率特性：、对数频率特性： 2222222212221211lg2011lg20lg20 TTTTjGLc 24231211111TTTT 转折：转折： 62 常用校正装置及其特性常用校正装置及其特性 2211111TtgTtgTtgTtg 211TT2m1m00Ldb12341202062 常用校正装置及其特性常用校正装置及其特性滞后滞后超前网络（续）超前网络（续） 特点：特点： 此网络无衰减，两边对称，直接使用即可。此网络无衰减，两边对称，直接使用即可。 3、实用形式：、实用形式：62 常用校正装置及其特性常用校正装置及
16、其特性 相差相差足够大（如几十倍以上），则可利用滞后足够大（如几十倍以上），则可利用滞后网络和超网络和超前网络的计算公式计算前网络的计算公式计算时时，10 0 1 而而0 后后11T21T相位超前，故称滞后相位超前，故称滞后超前网络。当超前网络。当 和和相位滞后，相位滞后， 。和和21mm 2、D调节器：调节器： sTRCsGdc 3、I调节器：调节器： sTRCsGic11 二、有源校正网络：二、有源校正网络：1、P调节器：调节器： 12RRKGpc 62 常用校正装置及其特性常用校正装置及其特性4、PD调节器：调节器： sKGpc 1CRRRRRRRKp3232132, 其中其中 6、PI
17、D调节器：调节器： TssTsKGpc11 7、惯性环节：、惯性环节： TsKGpc 1其中其中 CRTRRKp212, CRCRTRRKp12212 ，其中其中 62 常用校正装置及其特性常用校正装置及其特性5、PI调节器：调节器： ssKGpc 1 CRRRKp212 ，其中其中 有源校正网络（续）有源校正网络（续）63 串联校正串联校正将时域指标转化为频域指标后：稳定性为将时域指标转化为频域指标后：稳定性为 gL， 常采用超前、滞后、滞后常采用超前、滞后、滞后超前三种方式。超前三种方式。暂态性能为暂态性能为 rrbcM, ；稳态性能为；稳态性能为K。串联校正中。串联校正中 、超前校正：、
18、超前校正：已考虑了低频衰减，则有已考虑了低频衰减，则有 111 TsTsGc1、实质：利用超前校正装置的相位、实质：利用超前校正装置的相位超前特性增大系超前特性增大系 统的相角裕量，以改善系统的暂态性能。因此应统的相角裕量，以改善系统的暂态性能。因此应 将超前校正网络的将超前校正网络的 处于校正后系统的处于校正后系统的 处。处。m c 2、作用：、作用：1）使）使 sbct 2） %0cmc ，3）对提高稳态精度作用不大，抗高频干扰能力降低。）对提高稳态精度作用不大，抗高频干扰能力降低。 63 串联校正串联校正4）适于）适于ess已满足，噪音信号很小，但已满足，噪音信号很小，但 不够的不够的
19、系统。系统。 st，% 3、步骤：、步骤：1）根据）根据ess确定确定K；2）根据）根据K、绘制原系统的绘制原系统的 、L，确定未校正，确定未校正系统的系统的；00,gL 校正装置校正装置校正后系统校正后系统校正前系统校正前系统Ldb)( 0 0 90 0 m -40-40-20-20+201 2 c m c c a)若对若对已有要求，已有要求，则可查到则可查到 cL ；取；取 cm 使使 1lg10 mcL cL 与与 之和为之和为 0，即可求得，即可求得 。 c b)若对若对 未提出要求，则由未提出要求，则由 0 m（裕量（裕量 105），求得），求得 m 。则有。则有 mm sin1si
20、n1 L在在 上查出其幅值为上查出其幅值为 1lg10，所对应的，所对应的 就是就是 c ，且，且 。cm 63 串联校正串联校正c : 3）确定）确定和和4） ,11121TTTm ，,1cm 2cm 111121 TsTssssGc 63 串联校正串联校正5）画）画 、ccLL曲线。曲线。 6）检验指标，若不满足再重选一次）检验指标，若不满足再重选一次 m 。c 和和 7）确定电路参数（）确定电路参数（R、C等）。等）。 例例1、若、若 1 ssKsG，要求在，要求在 ttr 下下 ,45, 1 . 00 ssedbLg10 ，求，求 sGc。 63 串联校正串联校正)1( ssKR(s)
21、C(s) s (Gc-) s (Go为为系系统统已已有有部部分分为为待待设设计计的的校校正正装装置置(s)(s)ocGG解：解：1） 101 . 0 Kess10 K取取，画，画 00, L曲线，则有：曲线，则有： 16. 3,456 .17000 cgL 2） 00000356 . 76 .1745 m27.057.0157.0135sin135sin100 db6 . 51lg10 则则，在，在 L上量上量 所对所对 db6 .5 校正装置校正装置校正后系统校正后系统校正前系统校正前系统Ldb)( 0 0 90 0 m -40-40-20-20+201 2 c m c 1112.0145.
22、0113 .823.22121 ssssGdbcCC ，3） 曲曲线线。画画, LLcC4）补偿校正损失：）补偿校正损失： 7 . 31 K，则有，则有 63 串联校正串联校正3 . 4 C 即即3 .4 应应的的 112. 01145. 010 sssssGk 3 . 43 . 445. 090180180110010 tgtgc 满足要求。满足要求。 000000455 .483 .279 .767 .6290 3 . 412. 01 tg63 串联校正串联校正5）确定参数：）确定参数： ,27. 0,45. 02121 RRRTCR若选若选 kR202（任选，但应以（任选，但应以C不要太
23、大为合理），不要太大为合理）， ufCkR33. 8541 ，则则二、滞后校正：二、滞后校正：63 串联校正串联校正，要求，要求 例例2、 12 . 011 . 0 sssKsG040,30 vK sdbLgc13 . 210 ，R(s)C(s) s (Gc-) s (Go为系统已有部分为系统已有部分为待设计的校正装置为待设计的校正装置(s)G(s)Goc)1s2 . 0)(1s1 . 0( sK ；30 vKK解：解：1） 2）画）画 00 、L006 .2712 ，c曲线，曲线， 不稳。不稳。 3 . 2 c 12 c 4）分析：现要求）分析：现要求 比比 小不少，小不少，c 3）若采用超
24、前校正，则）若采用超前校正，则 cc ,L，且，且 之后的之后的 。经计算：。经计算： 仍仍时时当当 01.0 不满不满 ，足足03026 c 但但需放大需放大100倍，所以超前校正倍，所以超前校正难以凑效。难以凑效。63 串联校正串联校正1、步骤：、步骤：1）根据）根据ess确定确定K，绘制原系统的，绘制原系统的 ，、00 L计算计算 。因此需要有一。因此需要有一 cLc m 使中频的使中频的率的校正网络，且远离率的校正网络，且远离 以使以使 （负的）（负的）对对 几乎无影响，采用滞后校正。几乎无影响，采用滞后校正。 所以可所以可个负斜个负斜等。等。，00gL ：cc 2）确定）确定 a)若
25、题目给出若题目给出 ，可选用之，简单。，可选用之，简单。 b)若题目未给出若题目未给出 。c c c LC ，则利用：，则利用： 00105 cc 其中其中 为裕量为裕量 ，以补偿，以补偿 根据根据 在原系统在原系统 上查出对应的上查出对应的 63 串联校正串联校正 0lg20 cL3）求）求 ：找出原：找出原 求得求得 4）确定）确定 （要远离（要远离 ：ccG 1 . 02 c 111221ssGc，），）， ，LLcc画出画出 曲线。曲线。 5）校验：）校验： 等。等。，gL 6）确定参数。）确定参数。L02040608001. 0024. 01 . 027. 017 . 2c51010
26、012c30c0007. 7gdbLg55. 90cLL0L63 串联校正串联校正63 串联校正串联校正30 Ka、取、取 040 c b、 ，设校正网络在，设校正网络在 处有处有 06 cc 00105 07. 7,55. 9,6 .27,1200 ggcdbL 上例：上例： 00046640 ccc 011004651090180 cctgtg 而而01144510 cctgtg 即即63 串联校正串联校正2012019. 0996. 03 . 0996. 044501510ccccctg 有有0966300192 cc 74. 25 .1838404300c 解得解得（负值舍去）（负值舍
27、去） 74. 23 . 2在在故故c ，但但 sct sc17 . 2 取取内均可，内均可， 1121lg20217 . 2 dbdbLcc、 024. 0,27. 01 . 0212 cd、 17 .4117 . 31024. 0127. 0 ssssGc故故取取 17 .4112 . 011 . 017 . 330 sssssGke、 63 串联校正串联校正2 2. .7 74 41 1. .7 7t tg g1 1 54. 027. 07 . 27 . 39018011100tgtgtg f、 0000000403 .415 .894 .281 .153 .8490 满足要求。满足要求。
28、 dbdbLLgg101207. 7,07. 7 当当 时时 满足要求。满足要求。 63 串联校正串联校正2212,RRRCRT KR2002，选，选 MR2200200111则则G、确定参数：、确定参数： ufRTC5 .18200107 . 332 2）适用于对快速性要求不高而对抗高频干扰能力较）适用于对快速性要求不高而对抗高频干扰能力较 高的系统。高的系统。3）当未校正系统具有较好的动特性而）当未校正系统具有较好的动特性而ess不够时，用不够时，用 滞后校正加一个放大倍数为的放大器，则有滞后校正加一个放大倍数为的放大器，则有 ccLTsTsG,11 lg20形状不变，只向上移形状不变，只
29、向上移 c ,而对而对 K。 sse无影响，可使无影响，可使 倍，则倍，则 63 串联校正串联校正2. 作用：作用：且抗高频干扰能力提高。且抗高频干扰能力提高。 1）以牺牲快速性换取稳定裕度）以牺牲快速性换取稳定裕度 gL、 ，但，但 sct 。两两种种校校正正的的优优点点为为一一体体正正相相串串联联而而成成，它它集集前前校校个个超超前前校校正正与与一一个个滞滞后后滞滞后后超超前前校校正正相相当当于于一一一一般般1 11 1其其中中：超超前前部部分分1 11 1滞滞后后部部分分1 1T T1 1) )( (d di id dd di ii ic cTTsTsTssTsG ，试试设设计计串串联联
30、校校正正装装置置。，1 10 00 0s s速速度度误误差差系系数数, ,4 40 0相相角角裕裕度度2 20 0r ra ad d/ /s s，开开环环系系统统截截止止频频率率: :列列性性能能指指标标若若要要求求系系统统具具有有下下设设控控制制系系统统如如图图所所示示。1 1v vc c K例例：三、滞后三、滞后超前校正：超前校正：63 串联校正串联校正R(s)C(s)(sGc-)(sGo为为系系统统已已有有部部分分为为待待设设计计的的校校正正装装置置)()(ocsGsG)12 . 0)(11 . 0( sssK解：解：对对数数幅幅频频特特性性值值绘绘制制校校正正前前系系统统开开环环并并按
31、按此此, ,求求确确定定系系统统的的开开环环增增益益( (1 1) )根根据据稳稳态态指指标标要要KK1 10 00 0该该系系统统为为1 1型型v v KK：及及串串联联校校正正的的形形式式。幅幅穿穿频频率率( (2 2) )由由暂暂态态指指标标确确定定c c。c cc cc cc c4 40 01 15 5. .2 26 6) )( (1 18 80 0) )( (此此处处原原系系统统的的相相角角裕裕量量4 40 0d dB B/ /d de ec c处处的的斜斜率率为为未未校校正正时时，系系统统在在2 20 0r ra ad d/ /s s。频频率率的的为为校校正正后后求求的的由由暂暂态
32、态要要求求，取取系系统统要要 jGco：计计算算。剪剪切切系系统统超超前前校校正正。进进行行值值达达不不到到设设计计要要求求，需需若若不不校校正正，此此: :可可见见o o 401-20-40L()-20-402010100-600.16031校正前校正前迟迟后后校校正正。7 7. .9 96 6d dB B，故故又又需需下下移移上上，故故需需将将中中频频段段垂垂直直可可见见它它处处在在0 0d dB B线线之之7 7. .9 96 6d dB B. .1 10 02 20 04 40 0l lg g1 10 02 20 0l lg g) )( () )值值。( (处处的的幅幅值值再再求求原原
33、系系统统在在c co oc cc c KLL(3)超前校正设计(3)超前校正设计) )- -1 12 2- -( (5 51 15 5. .2 26 64 40 0) )( () )( (：提提供供处处所所故故超超前前校校正正部部分分) )( (处处产产生生迟迟后后相相角角要要在在将将并并考考虑虑到到迟迟后后校校正正部部分分根根据据相相角角裕裕量量的的要要求求，c c1 1c co od dc cc c1 1c c的相角为应在，m mc cm md dd d. .并并且且令令4 40 0取取. .3 36 6. .7 74 42 29 9. .7 74 4 ， 1 10 0, ,传传递递函函数
34、数，取取为为简简化化校校正正后后系系统统开开环环1 10 0。附附近近有有一一原原系系统统的的极极点点9 9. .4 41 1s s4 42 2. .6 61 11 1s s9 9. .4 41 1超超前前校校正正传传递递函函数数为为9 9. .4 41 11 1s si in n1 1s si in n1 1超超前前校校正正装装置置中中的的d do od dd dc cd dm mm m ZPZTT，由由22. 0 0 0. .0 02 23 3s s1 10 0. .1 1s s1 11 1s s4 42 2. .6 61 11 1s s1 10 01 1传传递递函函数数就就为为：c cd
35、 d G设计设计（4）迟后校正（4）迟后校正。；5 1 13 3. .9 98 81 10 02 20 0l lg g7 7. .9 96 6) )( () )( (2 20 0l lg g2 20 0l lg g) )( () )( () )( (即即：0 0) )( () )( () )( (即即：处处应应通通过过0 0d dB B幅幅频频曲曲线线在在校校正正后后系系统统的的开开环环对对数数c cc cc cd dc co oc cc ci ic cc cd dc co oc co oc cc cd dc cc ci ic cdbLLLLLLLL.8 . 02 . 0)2 . 01 . 0
36、(1 14 4( (r ra ad d/ /s s) )5 52 20 01 1此此处处取取1 1由由于于工工程程上上有有i ic ci ic ci i TTT ，) )0 0. .0 02 23 3) )( (1 11 1. .2 25 5( (1 1) )0 0. .1 1) )( (1 10 0. .2 25 5( (1 1) )( () )( () )( (为为：超超前前校校正正装装置置传传递递函函数数后后1 1. .2 25 51 10 0. .2 25 51 1) )( (：滞滞后后校校正正的的传传递递函函数数为为c cd dc ci ic cc ci isssssGsGsGsss
37、G 滞滞特性曲线如下图所示特性曲线如下图所示401-20-40L()-20-402010100-600.160311.250.2542.620校正装置校正装置校正前校正前校正后校正后，满满足足要要求求。 404 45 5) )( () )0 0. .0 01 1) )( (1 10 0. .0 02 23 3) )( (1 11 1. .2 25 5( (1 1) )0 0. .2 25 51 10 00 0( (1 1( (s s) )( (s s) )( (s s) )c co oc ck ksssssGGG( (5 5) )校校验验： 特点与作用：特点与作用：用低频积分性质和高频相位超前
38、的特性来全面改善用低频积分性质和高频相位超前的特性来全面改善 系统性能，低频段提高稳态精度，高频段相位超前系统性能，低频段提高稳态精度，高频段相位超前 使使 % 。 2. 用于需要同时改善暂态和稳态性能的系统，但结构用于需要同时改善暂态和稳态性能的系统，但结构 复杂，校正繁琐。复杂，校正繁琐。 四、期望特性法（只适用于最小相位系统）四、期望特性法（只适用于最小相位系统） （一）期望特性法：（一）期望特性法：63 串联校正串联校正上述三种方法均为试探法上述三种方法均为试探法从原系统的从原系统的 kG出发，出发，靠性差，工作量大。靠性差，工作量大。cG，若不满足需重选，可，若不满足需重选，可依据分
39、析和经验，选取依据分析和经验，选取 根据给出的性能指标先求出与此对应的系统幅根据给出的性能指标先求出与此对应的系统幅 L希望对数幅频特性，希望对数幅频特性， L比较，比较，频特性频特性与原系统的与原系统的再将它再将它以确定以确定 sGc，进而确，进而确定其参数。定其参数。 ，sGsGsGc ， LLLc 校正后校正后 则则 ， .LLLc 。sGc据此写出据此写出 低频：低频：K应充分大，且具有负斜率，保证应充分大，且具有负斜率，保证ess的要求。的要求。c 20 st、 %中频：宜取中频：宜取 且宽，且宽， 适当，保证适当，保证 。 高频：应有较大的幅值衰减，抗高频干扰能力增强。高频：应有较
40、大的幅值衰减，抗高频干扰能力增强。63 串联校正串联校正（二）典型期望对数频率特性：（二）典型期望对数频率特性： 二阶期望特性：二阶期望特性：校正后为典型二阶系统，又称为典型校正后为典型二阶系统，又称为典型1型系统，型系统， 122212nnnnckssssTssKsGsGsG n 根据要求确定根据要求确定 和和 ： 1221 ncnT2142 cvcnK63 串联校正串联校正-20-40 2nvcK nT 211 L()0nst 4%,3 . 4% 此时此时 各项性能最好。各项性能最好。 1,5 .65,80 rMT 63 串联校正串联校正707. 0 工程上称工程上称 为最佳二阶系统，为最
41、佳二阶系统， 二阶期望特性因系统性能指标和典型特性间关系较二阶期望特性因系统性能指标和典型特性间关系较简单，便于计算而比较实用，但它比高阶希望特性简单，便于计算而比较实用，但它比高阶希望特性的适应性差。的适应性差。2.三阶期望特性：三阶期望特性：校正后为典型三阶系统，又称为典型校正后为典型三阶系统，又称为典型2型系统，型系统，kLdb0204040c12其中其中 2111TKT 21 K即即12 h且且可以证明：当可以证明：当h一定时有：一定时有： ，121 hc 122 hhc 63 串联校正串联校正 11221 sTssTKGkh345678910 30 36 4246 49515355
42、52.643.637.633.229.827.22520.32Tts1211910111213145 h可见：当可见：当时，性能最好，时，性能最好，st最短，此为工程值。最短，此为工程值。但若要求但若要求 %30% 7 h较好。较好。 ，则选，则选 在此在此 21110180 tgtg21 m求得求得m m 21, 对应的对应的 在在 的几何中点，的几何中点，11sinsin112121 hhm 并求得并求得 63 串联校正串联校正0 dd令令3、四阶期望特性：、四阶期望特性： 11114312 sssssKsGkL01234c404020206063 串联校正串联校正为低频为低频10 属于属
43、于1型系统，型系统，要满足，要满足ess的要求，的要求，因为只适用于最小相位系统，因为只适用于最小相位系统，故省去故省去 曲线曲线 0L1、绘制原系统的、绘制原系统的按按ess要求绘制，检验性能指标。要求绘制，检验性能指标。 L：2、确定期望的、确定期望的63 串联校正串联校正中频的连接段；中高频的连接段及高频段应尽可能考中频的连接段；中高频的连接段及高频段应尽可能考虑未校正系统。虑未校正系统。 21 20 且宽，且宽，为中频，应为为中频，应为32 是低频与是低频与（三）期望特性法的步骤：（三）期望特性法的步骤：(3)高频段无特殊要求可保持原斜率不变。高频段无特殊要求可保持原斜率不变。(4)低
44、中频连接段与中频的交点频率不能靠近低中频连接段与中频的交点频率不能靠近 c 22 . 01 . 0c 取取 -对三、四阶系对三、四阶系 统而言。统而言。 63 串联校正串联校正。较较好好，：和和确确定定 sin1sin12%,33 htccs(2)中频段按中频段按。确确定定低低频频段段按按Kess, (1)4、校验校正后系统的性能指标，确定结构参数。、校验校正后系统的性能指标，确定结构参数。LLLGGGGGGGckcckc ,:3、确定、确定 ，要要求求：例例1025.011.03 sssKsG sGstsKvcsv，求求)(6 . 0%,30%,1200, 1 正正好好。解解：1,40,10
45、,200(1)21 vKKv 63 串联校正串联校正dbK46200lg20lg20 )1(431025. 01 . 0200scccc 可可见见：0000110371 .479 .769043025. 0431 . 090 tgtg 不稳定。不稳定。 63 串联校正串联校正Ldb1 . 0110100200LLcL23340151254c0.3 ：确确定定期期望望特特性性 (2)L%30%10 ，由由14 . 016. 0 rM 35.1 rM解解得得，又又08 .4774. 01sin rM28.03 .1500 rM取取 s11511415 . 215 . 12c2 取取stMMsrrc
46、63 串联校正串联校正67. 21540,1402330 cs 为为方方便便起起见见，取取,13152 . 02 . 0320sc 于于线线交交作作从从L402 ,11254s 。得得到到 L 1008. 0112. 411 . 0133. 011251002411013: ssssssssGLLLcc(3) 63 串联校正串联校正（4）校验：）校验： 15025. 015008. 01512. 41533. 09011110 tgtgtgtg ,8 .472 .526 .208 . 61 .897 .78900000000 )2656.1( rM此此时时 满足。满足。3 . 0266. 01
47、2656. 114. 016. 0 满满足足。,6 . 0539. 012656. 15 . 212656. 15 . 122stcs 63 串联校正串联校正64 反馈校正反馈校正 除了串联校正外，反馈校正也是广泛应用的一除了串联校正外，反馈校正也是广泛应用的一种校正方式。实用中采用局部反馈校正较多。第三种校正方式。实用中采用局部反馈校正较多。第三章中改善二阶系统性能之一的速度反馈即是反馈校章中改善二阶系统性能之一的速度反馈即是反馈校正的应用。系统采用反馈校正后，除了可以得到与正的应用。系统采用反馈校正后，除了可以得到与串联校正相同的校正效果外，还可以获得某些改善串联校正相同的校正效果外，还可
48、以获得某些改善系统性能的特殊功能。系统性能的特殊功能。 一、反馈校正对系统特性的影响及其特点：一、反馈校正对系统特性的影响及其特点：如图典型结构：如图典型结构： cGGGG2221 jGjGjGjGc2221 则则CR1G2GcG2G64 反馈校正反馈校正 时，时，12 jGjGc ,22 jGjG 则有则有 无关，无关，与与即即 jGjGc2(1)当满足当满足 也就是反馈校正不起作用。也就是反馈校正不起作用。 时时，12 jGjGc ，则有则有 jGjGc12 无无关关。的的倒倒数数有有关关，而而与与与与即即 jGjGjGc22(2)当满足当满足 适当选择校正装置的结构与参数，使开环频率特性
49、适当选择校正装置的结构与参数，使开环频率特性发生所希望的变化，满足性能指标的发生所希望的变化，满足性能指标的 要求。要求。64 反馈校正反馈校正反馈校正的特点：反馈校正的特点：削弱非线性特性的影响。削弱非线性特性的影响。(2)减小系统的时间常数：若减小系统的时间常数：若 2112,1KGsTKGc 11121121121112111211111111 sTKKKsTKKKKKTsKsTKKsTKG则则 64 反馈校正反馈校正1111KKTT ，(3)降低系统对参数变化的敏感性：降低系统对参数变化的敏感性：1112 sTKG时时，其其相相对对变变为为当当111KKK 11KK 增量为增量为上例中
50、：上例中： 64 反馈校正反馈校正 221111111KKKKKKK 则则采用反馈校正：采用反馈校正： ，21111KKKK 1111112111,11KKKKKKKKKK 其相对增量为其相对增量为cckGGGGGGGG2022111 CR1G2GcG2G210GGG 其中其中 为未校正系统的为未校正系统的 0L开环频率特性开环频率特性64 反馈校正反馈校正(4)抑制系统噪声。抑制系统噪声。二、综合法反馈校正：二、综合法反馈校正：右图有：右图有：，0lg202 cGG ，即即0 cLcckGGGGGGG2020lg20lg20lg20lg20 cLLL 0即即2、若满足、若满足则有则有，1、在