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1、第六章第六章 控制系统的校正控制系统的校正Chapter 6 Compensation of Control Systems6.5 6.5 复复 合合 校校 正正 采用串联校正或反馈校正在一定程度上采用串联校正或反馈校正在一定程度上能够使系统满足要求的性能指标。但是，能够使系统满足要求的性能指标。但是，如果对系统的动态和静态性能的要求都很如果对系统的动态和静态性能的要求都很高，或者系统存在强干扰，在工程中往往高，或者系统存在强干扰，在工程中往往在在串联校正串联校正或或局部反馈校正局部反馈校正的同时，再引的同时，再引入入前馈校正前馈校正或者或者扰动补偿扰动补偿而组成控制系统而组成控制系统的复合校
2、正。的复合校正。1.前馈校正与反馈控制组成的复合控制前馈校正与反馈控制组成的复合控制 前前馈馈校正加反校正加反馈馈控制的复合控制系控制的复合控制系统统如如图图所示。由所示。由图图可知系可知系统统的的输输出出 由于由于 的一般形式比的一般形式比较较复复杂杂，所以，所以实现实现完全完全补补偿偿是比是比较较困困难难的，但做到的，但做到满满足跟踪精度的部分足跟踪精度的部分补偿补偿是是完全可能的。完全可能的。这样这样，不，不仅仅能能满满足系足系统对稳态统对稳态精度的要精度的要求，而且前求，而且前馈馈校正装置在校正装置在结结构上具有构上具有较简单较简单的形式，的形式，便于便于实现实现。完全复完全复现输现输
3、入信号入信号若若选择选择前前馈馈校正装置的校正装置的传递传递函数函数为为则则，表明，表明输输出出 前前馈馈校正装置完全消除了校正装置完全消除了输输入信号作用入信号作用时产时产生的生的误误差，达到了完全差，达到了完全补偿补偿。在在给给定信号作用下由系定信号作用下由系统稳态误统稳态误差差为为零，可以通零，可以通过过上式来确定前上式来确定前馈馈校正装置校正装置即即作用下，系作用下，系统统的的误误差函数差函数为为在在给给定信号定信号则则系系统统的的稳态误稳态误差差为为例例6-7 系系统结统结构如构如图图所示，其中所示，其中为为消除系消除系统统跟踪斜坡跟踪斜坡输输入信号入信号时时的的稳态误稳态误差，求前
4、差，求前馈馈校正装置校正装置解：解：未校正系未校正系统统的开的开环传递环传递函数函数为为系系统为统为型系型系统统，跟踪，跟踪斜坡斜坡输输入信号入信号时时有常有常值值误误差。要消除斜坡信号差。要消除斜坡信号作用下的作用下的稳态误稳态误差，系差，系统统必必须为须为型或型或型以型以上系上系统统。，则则的最的最简单简单式子式子应为应为要使要使可可见见，引入，引入输输入信号的一入信号的一阶导阶导数作数作为为前前馈馈校正后，系校正后，系统统由由型型变为变为型，可完全消除斜坡信号作用型，可完全消除斜坡信号作用时时的的稳稳态误态误差。差。，其，其稳态误稳态误差差为为引入前引入前馈馈校正装置校正装置综综上所述，
5、在反上所述，在反馈馈系系统统中引入前中引入前馈馈校正后：校正后：(1)可以提高系可以提高系统统的型号，起到消除的型号，起到消除稳态误稳态误差作用，差作用，提高了控制精度。提高了控制精度。(2)不影响不影响闭环闭环系系统统的的稳稳定性。未校正系定性。未校正系统统的的闭环传闭环传递递函数函数为为加入前加入前馈馈校正后，系校正后，系统统的的闭环传递闭环传递函数函数为为以上两式的分母相同，即系以上两式的分母相同，即系统统的特征方程相同，所以的特征方程相同，所以前前馈馈校正不影响校正不影响闭环闭环系系统统的的稳稳定性定性(3)不不仅仅可以改善系可以改善系统统的的稳态稳态精度，而且精度，而且还还可以改善系
6、可以改善系统统的的动态动态特性。特性。及前及前馈馈控制控制产产生的生的输输出。适当出。适当选择选择前前馈馈控制校正装置的控制校正装置的传递传递函数函数上式等号右上式等号右边边第一第一项为项为反反馈馈系系统产统产生的生的输输出，第二出，第二项为扰动项为扰动信号信号扰动补偿扰动补偿校正与反校正与反馈馈控制构成复合校正的另一种形式，控制构成复合校正的另一种形式，如下如下图图所示。控制系所示。控制系统统的的输输出出为为2.扰动补偿校正与反馈控制组成的复合控制扰动补偿校正与反馈控制组成的复合控制 使其使其满满足足 则扰动则扰动信号信号对对系系统输统输出的影响可以得到完全出的影响可以得到完全补偿补偿。扰动
7、补偿扰动补偿的的实质实质是利用双通道原理，利用是利用双通道原理，利用扰动扰动来来补偿补偿扰动扰动，达到消除，达到消除扰动对扰动对系系统输统输出的影响。然而，出的影响。然而，扰动扰动信号全信号全补偿补偿在物理上往往无法准确在物理上往往无法准确实现实现，在，在实际实际中，中，多采用多采用对对系系统统性能起主要影响的性能起主要影响的频频率率实现实现近似全近似全补偿补偿，或者采用或者采用稳态稳态全全补偿补偿，以使，以使补偿补偿装置易于物理装置易于物理实现实现。应应当注意，当注意，应应用用扰动补偿扰动补偿校正校正时时，首先，首先扰动扰动信信号必号必须须是可是可测测量的；其次，校正装置量的；其次，校正装置应应是物理上可以是物理上可以实现实现的。另外，由于的。另外，由于扰动补偿扰动补偿是一种开是一种开环环控制，所以，控制，所以，校正装置校正装置还应还应具有具有较较高的参数高的参数稳稳定性。定性。