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1、第六章第六章 频率法校正频率法校正如何设计出满足给定性能指标要求的控制系统如何设计出满足给定性能指标要求的控制系统6.1 频率校正法的基本概念一、系统性能指标1.静态指标：静态指标：动态指标：动态指标：2.频域指标频域指标开环频域指标开环频域指标闭环频域指标闭环频域指标二、校正方式前置校正前置校正改变输入信号的形式来提高系统性能。改变输入信号的形式来提高系统性能。串联校正串联校正增设开环零、极点，改善系统性能。增设开环零、极点，改善系统性能。干扰补偿校正干扰补偿校正改善系统抗干扰性能。改善系统抗干扰性能。反馈校正反馈校正改变局部环节特性来提高系统性能。改变局部环节特性来提高系统性能。6.2 串
2、联超前校正该系统开环频宽不大，且该系统开环频宽不大，且不稳定或稳定裕度不够不稳定或稳定裕度不够串联串联超前超前校正校正在系统前向通道在系统前向通道中串入超前环节中串入超前环节（如（如兰线兰线）可使）可使得中频段变好。得中频段变好。原开环原开环+串联串联环节叠加（环节叠加（紫紫）该校正以损失该校正以损失高频性能换得高频性能换得系统性能提高系统性能提高-20-400.1 0.2121020100微分作用强微分作用强超前校正环节超前校正环节组成组成+20幅频幅频：高频段上升，对抑制系统高频噪声不利：高频段上升，对抑制系统高频噪声不利相频相频：在：在 c 附近产生超前相位的影响附近产生超前相位的影响R
3、C 超前网络超前网络其中调整调整 可以调节超前网络在中频段的影响程度可以调节超前网络在中频段的影响程度（1）不宜小于）不宜小于0.05由于由于1使整个幅频下降使整个幅频下降稳态精度下降稳态精度下降 必须将必须将 K 增加增加 1/倍予以补偿。倍予以补偿。6.3 串联滞后校正该系统开环有足够的频宽，该系统开环有足够的频宽，但不稳定或稳定裕度不够但不稳定或稳定裕度不够串联串联滞后滞后校正校正在系统前向通道在系统前向通道中串入滞后环节中串入滞后环节（如（如兰线兰线）可使）可使稳定性变好。稳定性变好。原开环原开环+串联串联环节叠加（环节叠加（紫紫）该校正以损失该校正以损失开环频宽换得开环频宽换得系统性
4、能提高系统性能提高滞后校正环节滞后校正环节组成组成积分作用强积分作用强幅频幅频：c 减小，适合响应速度要求不高的系统减小，适合响应速度要求不高的系统 高频部分下降，高频抗干扰能力得到提高高频部分下降，高频抗干扰能力得到提高相频相频：对：对 c 附近的相位影响不大。附近的相位影响不大。RC 滞后网络滞后网络其中通常通常=10 ，愈大，中频及高频段下降愈大愈大，中频及高频段下降愈大 1/、1/要远离要远离 c 点。点。6.4 相位滞后超前校正其中其中PID控制器 工业控制中常采用由比例（工业控制中常采用由比例（P）、微分（）、微分（D）、）、积分（积分（I）单元组合的校正器。）单元组合的校正器。P
5、I校正器校正器其中其中PD校正器校正器其中其中PID校正器校正器6.5 期望串联校正 建立一个期望系统模型，与未校正的系统进行建立一个期望系统模型，与未校正的系统进行比较，得出串联校正环节的方法。比较，得出串联校正环节的方法。1.二阶期望特性开环传递函数开环传递函数闭环传递函数闭环传递函数时域性能指标时域性能指标1)静态指标静态指标在给定输入作用下：利用在给定输入作用下：利用 计算计算2)动态指标动态指标稳态误差稳态误差调节时间调节时间超调量超调量振荡次数振荡次数频域性能指标频域性能指标1）开环指标）开环指标c 与与 ts 之间的关系之间的关系解出解出 与与%、之间的关系之间的关系将将c 代入
6、代入可得可得又又可以看出可以看出 、只与只与 相关。相关。开环对数幅频特性的低频段决定了系统的静态指标开环对数幅频特性的低频段决定了系统的静态指标2）闭环指标）闭环指标峰值频率峰值频率峰值峰值已知已知可解出可解出b 与与n 之间的关系之间的关系=0.707 最佳阻尼情况的指标最佳阻尼情况的指标例例未校正的开环传递函数为未校正的开环传递函数为指标要求：指标要求：用期望法确定串联校正环节的传递函数。用期望法确定串联校正环节的传递函数。解解1）验算原系统性能指标）验算原系统性能指标2）作原系统开环对数渐近幅频曲线）作原系统开环对数渐近幅频曲线3）确定期望的开环对数渐近幅频曲线）确定期望的开环对数渐近
7、幅频曲线低频段：低频段：=1 K=kv=20-202-40中频段：按二阶最佳模型设计中频段：按二阶最佳模型设计2.1联结段：联结段：4）确定校正环节对数渐近幅频曲线）确定校正环节对数渐近幅频曲线-404.20.21-20-205)列写校正环节：列写校正环节：2.三阶期望特性开环传递函数开环传递函数-40-20-40对数幅频特性对数幅频特性1）按性能指标选择）按性能指标选择 h 2）i 与与c 之间的关系之间的关系6.6 并联校正（反馈校正）利用速度、加速度等反馈信号来改善局部或系统利用速度、加速度等反馈信号来改善局部或系统的性能的方法。的性能的方法。优点：优点：可等效地改变局部环节的结构参数；
8、可等效地改变局部环节的结构参数；在一定条件下可完全替代局部环节。在一定条件下可完全替代局部环节。1.比例反馈包围积分环节比例反馈包围积分环节原环节：原环节：校正后：校正后：2.比例反馈包围惯性环节比例反馈包围惯性环节原环节：原环节：校正后：校正后：其中：其中：3.微分反馈包围惯性环节微分反馈包围惯性环节原环节：原环节：校正后：校正后：其中：其中：4.微分反馈包围振荡环节微分反馈包围振荡环节原环节：原环节：校正后：校正后：其中：其中：5.利用反馈取代局部环节利用反馈取代局部环节校正后：校正后：s=j 得频率特性得频率特性当当 时时反馈不起作用反馈不起作用当当 时时原环节被反馈替代原环节被反馈替代
9、26写在最后写在最后成功的基础在于好的学习习惯成功的基础在于好的学习习惯The foundation of success lies in good habits 结束语当你尽了自己的最大努力时，失败也是伟大的，所以不要放弃，坚持就是正确的。When You Do Your Best,Failure Is Great,So DonT Give Up,Stick To The End演讲人：XXXXXX 时 间：XX年XX月XX日 结束语当你尽了自己的最大努力时，失败也是伟大的，所以不要放弃，坚持就是正确的。When You Do Your Best,Failure Is Great,So DonT Give Up,Stick To The End感谢你的到来与聆听学习并没有结束，希望继续努力Thanks for listening,this course is expected to bring you value and help