《自动控制原理》第六章自动控制系统的校正教学目的与要求：1、校正的概念及类型2、常用校正装置及其特性3、串联综合校正一超前、滞后、滞后一超前、希望特性法4、并联综合校正教学重点：1、常用校正装置及其特性2、串联综合校正一超前、滞后、滞后一超前、希望特性法3、并联综合校正教学难点：1、校正方法；教学时数：12学时教学方法：讲授法教学手段：黑板与多媒体结合教学过程：s6一1系统校正的基本概念一、定义：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改进系统性能，称为系统校正。二、类型：1、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。2、反馈校正：一般接于系统局部反馈通道之中。3、复合控制：在第三章减小ess的措施中已经讨论过，有按给定补偿和扰动补偿两种方式。MR串联校正控制器对象反馈校正
《自动控制原理》 第六章 自动控制系统的校正 1 教学目的与要求： 1、校正的概念及类型 2、常用校正装置及其特性 3、串联综合校正—超前、滞后、滞后—超前、希望特性法 4、并联综合校正 教学重点： 1、常用校正装置及其特性 2、串联综合校正—超前、滞后、滞后—超前、希望特性法 3、并联综合校正 教学难点： 1、校正方法； 教学时数： 12 学时 教学方法： 讲授法 教学手段： 黑板与多媒体结合 教学过程： §6—1 系统校正的基本概念 一、定义：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改进系统性能，称为系统校正。 二、类型： 1、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。 2、反馈校正：一般接于系统局部反馈通道之中。 3、复合控制：在第三章减小 ess 的措施中已经讨论过，有按给定补偿和扰动补偿两种方式。 串联校正 控制器 对象 反馈校正
《自动控制原理》第六章自动控制系统的设计与校正三、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：10, =0, /1-25 (0<5≤0.707)M,=(0<≤0.707)25/1-520,=0,/1+4g4-2g2O,=0,V/2-45*+454+1-252100%2584V1-2y=tgg%=o.ts0Cotgy1+454-222、高阶系统频域指标与时域指标的关系：1%=[0.16 +0.4(M,-1)|×100%(1≤M,≤1.8)M.sinyk元k = 2+1.5(M, -1)+2.5(M -1)°(1≤M, ≤1.80.四、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用这些基本控制规律的某些组合，如PD、PI、PID等，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。6一2常用校正装置及其特性一、有源校正网络：（一）超前网络：（微分性质）2O
《自动控制原理》 第六章 自动控制系统的设计与校正 2 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： (0 0.707) 2 1 1 2 − = M r = 1− 2 (0 0.707) r n 2 4 2 b =n 2 − 4 + 4 +1− 2 4 2 c = n 1+ 4 − 2 4 2 1 1 4 2 2 + − = − tg ， 100% 1 1 2 % − − = e ， tg t t c s n s 4 8 = ， = 2、高阶系统频域指标与时域指标的关系： sin 1 M r = ， % = 0.16 + 0.4( −1)100%(1 1.8) M r Mr , 2 1.5( 1) 2.5( 1) (1 1.8) 2 = = + r − + r − r c s k M M M k t 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用这些基本控制规律的某些组合，如 PD、 PI、PID 等，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。 6—2 常用校正装置及其特性 一、有源校正网络： ㈠ 超前网络：（微分性质） Uc Ur C R2 R1 Z1
《自动控制原理》 第六章 自动控制系统的设计与校正R,: Z, =Z, =R,R,Cs +1Z,R,:. G,(s)-R,Z, + Z2R +R,Cs +1R,(R,Cs +1)RR,Cs +1R,R,R,Cs +R, +RR, +R,R,Cs +1R, + R,R,D设α(<1),T=RCR, + R,1s+:Ts +111S-z且=则 G,(s)=α<[pl=(: α<1)1TαTαTs +1s-ps +αT1、幅相特性：j.1+0T2α=0.2G,(jo)= αZ(tg"'oT -tg-"αoT)/1+α0T2α=0.50=0: A (0) = α, g(0)=0000.20.510 =00: A(0)=1, 0()=002、对数频率特性：11L4-I70.5T0.2Tol0福00D3101420α=0.5a0+20α=0.2-14α=0.29o.T=0.5eL(@)=20lgα+20lg/1+@*T2-20lg/1+α2T23
《自动控制原理》 第六章 自动控制系统的设计与校正 3 2 2 1 1 1 , 1 Z R R Cs R Z = + = ( ) 1 1 1 2 1 2 2 + + = + = R Cs R R R Z Z Z G s c ( ) 1 1 1 1 1 2 2 1 1 2 2 1 2 1 2 2 1 + + + + = + + + = R Cs R R R R Cs R R R R R Cs R R R R Cs 设 ( ) T R C R R R 1 1 2 2 1 , = + = 则 ( ) s p s z T s T s Ts Ts G s c − − = + + = + + = 1 1 1 1 ， 且 ( 1) 1 1 = = T p T z 1、幅相特性： ( ) (tg T tg T ) T T G j c 1 1 2 2 2 2 1 1 − − − + + = ( ) 0 = 0：A（0）= ， 0 = 0 ( ) ( ) 0 = ：A = 1， = 0 2、对数频率特性： ( ) 2 2 2 2 2 Lc = 20lg + 20lg 1+ T − 20lg 1+ T j p z 0 L 0 + 20 + 20 0.2T 1 0.5T 1 T 1 = 0.5 = 0.5 = 0.2 = 0.2 m m 0 0 −14 − 6
《自动控制原理》第六章自动控制系统的设计与校正11转折：の<P,(o)= tg-'oT -tgαoT<0,=αTT特点：0=0→0，()>0，相位超前，故称超前校正装置。1由dp-11-α=0可求得?m时的mPm=igJaT2ado1[实际上?mJ020VaT2VT αTT111Om即VaT（可见：の在の和の，的几何中点）。αTTa'oJaVaT?01-αigom1-α:tgPm..sinPm2/a1 +αyi+tg"pm1-sinm1_1+sin Pm则有α：1+sin Pmd1-sinPm可见，α个→@个，且L（）=20lgα+20lg=101gα（用渐近法）。Ja3、实用方式：LAdbTs +1(α<1): G,(s)=ααTs + 1201g元：低频段L()=20lgα<0，10 1ga出现低频下降，串入系统会01.TJaTaT使K减小，ess增加。Ts +1即二G,()=实用中可让放大器的放大系数增加一倍，则会得到补偿。αTs+1oα（）滞后网络（积分性质）：1R,. Z, = Ri,Z, = R2 +OOCs1R, +Z,R,Cs+1CsU,:.G,(s)=Z1(R + R,)Cs +1Z, +Z2R +R, +Cs0R +R2(>1),令T=RC,β=R2jTs +11S-z1则G,(s)=且=>Pl=βTs +1BTTβs-p4
《自动控制原理》 第六章 自动控制系统的设计与校正 4 转折： T T 1 1 1 2 = ， c () = tg T − tgT −1 特点： = 0 → ，() 0 ，相位超前，故称超前校正装置。 由 = 0 d d 可求得 m 时的 2 1 1 1− = = − tg T m ， m 实际上 2 2 1 1 1 1 = = = T T T m 即 1 , 1 1 2 1 1 2 = = = = T T T T m （可见： m 在 1 和 2 的几何中点）。 ∵ 2 1− tg m = ，∴ + − = + = 1 1 1 sin 2 m m m tg tg 则有 m m m m 1 sin 1 1 sin , 1 sin 1 sin − + = + − = 可见， → . m 且 ( ) 1 Lc m = 20lg + 20lg =10lg （用渐近法）。 3、实用方式： ( 1) 1 1 ( ) + + = Ts Ts G s c 低频段 L() = 20lg 0 ， 出现低频下降，串入系统会 使 K 减小，ess 增加。 实用中可让放大器的放大系数增加 1 倍，则会得到补偿。即 ( ) 1 1 1 + + = Ts Ts G s c 。 ㈡ 滞后网络（积分性质）： Cs Z R Z R 1 , 1 = 1 2 = 2 + 。 ( ) Cs R R Cs R Z Z Z G s c 1 1 1 2 2 1 2 2 + + + = + = ( ) 1 1 1 2 2 + + + = R R Cs R Cs 令 , ( 1) 2 1 2 2 + = = R R R T R C ， 则 ( ) s p s z Ts Ts G s c − − = + + = 1 1 1 ，且 T p T z 1 1 = = 。 j z p 0 0 T 1 T 1 1 20 lg 1 10 lg L db T 1 R1 R2 C Ur Uc Z2
《自动控制原理》第六章自动控制系统的设计与校正1、幅相特性：1+0°T2Vi+β-<(g'o -Ig"BoT)G,(jo)=iAB=0.2-B=0.5[0 = 0, 4(0)=1,(0)= 000 = 0, A()= 1,9(0)= 09RLAdbIIT2、对数频率特性：110.2T0.5T0aL(o)=201g/1+0*T2-20lg1+β202T21310011Iβ=20-610011转折：①<02=20β=5BT2T-1404o(o)= tg-oT -tg-"βoT000eo△特点：の=0→80，0()<0，相位滞TB=5后，故称为滞后校正装置。A中m，m仍按照超前网络中公式计算，只将α换为一一即可。β3、实用形式：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。CT（）滞后一超前网络（积分一微分性质）：OR,R,R,Czs+1, Z, =: Z,=RCs+i'C,sR,Uu,Z.. G,(s)=Z, + Z,O(R,C,s+1)(R2C2s+1)14R,C,R,C2s2 +(R,C, + R,C2 + RC2)s+1:B设T = RC,T, =R,C2,T2 =RC2,更EP2及7+7,+7z=T +β(T,s + 1)(T2s+ 1)(B>1),即G,(s)= Ts+1 Ts+1_ (s-=)s-2)则G(s)=BT,s+1Ts+1 ((s-p)(s- p2)T(βT,s +1s+1βB5
《自动控制原理》 第六章 自动控制系统的设计与校正 5 1、幅相特性： ( ) (tg T tg T ) T T G j c 1 1 2 2 2 2 2 1 1 − − − + + = ( ) ( ) ( ) ( ) = = = = = = 0 0 , 0 1 , 0, 0 1, 0 0 A A 2、对数频率特性： ( ) 2 2 2 2 2 L = 20lg 1+ T − 20lg 1+ T 转折： T T 1 1 1 = 2 = ( ) . 1 1 tg T tg T − − = − 特点： = 0 → ，() 0 ，相位滞 后，故称为滞后校正装置。 m m , 仍按照超前网络中公式计算，只将 换为 1 即可。 3、实用形式： 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。 ㈢ 滞后—超前网络（积分—微分性质）： 1 1 1 1 1 + = R C s R Z ， C s R C s Z 2 2 2 2 +1 = ( ) 1 2 2 Z Z Z G s c + = ( )( ) ( ) 1 1 2 2 1 1 1 2 2 1 2 2 1 1 2 2 1 1 + + + + + + = R C R C s R C R C R C s R C s R C s 设 , , , T1 = R1C1 T2 = R2C2 T12 = R1C2 及 2 1 2 12 1 T T + T + T = T + ， 则 ( ) ( )( ) ( ) ( 1) 1 1 1 1 2 1 1 2 + + + + = s T T s T s T s G s ，即 ( ) ( )( ) ( )( ) 1 2 1 2 2 2 1 1 1 1 1 1 s p s p s z s z s T T s T s T s G s c − − − − = + + + + = 。 0 − 6 −14 m m = 5 = 5 = 2 = 2 L db T 1 0.5T 1 0.2T 1 0 0 − 20 C2 C1 R1 R2 Ur Uc j 0 1 1 T − 1 1 T − 2 1 T − T2 − 1 z 2 p2 z p1 1 j 0.5 1 = 0.2 1 = 0