《機(jī)械工程控制基礎(chǔ)》楊叔子主編第六章-系統(tǒng)的性能課件

第六章系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正◆系統(tǒng)的性能指標(biāo)◆系統(tǒng)的校正◆串聯(lián)校正◆

PID校正◆反饋校正◆順饋校正◆利用matlab設(shè)計(jì)系統(tǒng)校正◆關(guān)于系統(tǒng)校正的一點(diǎn)討論P(yáng)2186.4、6.5、6.6卓僳郁附脹物某杜遁屋士糞筷巡燃鈾膘呈霞貌佬姆辯鋤竄椿冪脆二公菠溯《機(jī)械工程控制基礎(chǔ)》楊叔子主編第六章+系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正第六章系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正221第六章系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正◆系統(tǒng)的性能指標(biāo)◆第六章系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正◆系統(tǒng)的性能指標(biāo)◆系統(tǒng)穩(wěn)定是系統(tǒng)能正常工作的必要條件。但是，只有穩(wěn)定還不能確保系統(tǒng)正常工作。例如，對于數(shù)字控制仿形銑床的進(jìn)給系統(tǒng)，超調(diào)量過大是不允許的，因?yàn)樗扔绊懝ぜ砻娲植诙龋钟绊懙毒邏勖?。因此，系統(tǒng)既要穩(wěn)定，又要能按給定的性能指標(biāo)工作，這才是確保系統(tǒng)能正常工作的充要條件。若系統(tǒng)不能全面的滿足所要求的性能指標(biāo)，則可考慮對原已選定的系統(tǒng)增加些必要的元件或環(huán)節(jié)，使系統(tǒng)能夠全面的滿足所要求的性能指標(biāo)，這些是系統(tǒng)的綜合與校正。引言搶菌樣鯉匙睫擋院忽缽絲折柄大灣犬齊甄撿后淄稱勞撰取黍勘炕梨賊言綽《機(jī)械工程控制基礎(chǔ)》楊叔子主編第六章+系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正第六章系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正222系統(tǒng)穩(wěn)定是系統(tǒng)能正常工作的必要條件。但是，只有穩(wěn)定還系統(tǒng)穩(wěn)定是系統(tǒng)能正常工作的必要條件。但是，只有穩(wěn)定還6.1系統(tǒng)的性能指標(biāo)系統(tǒng)性能指標(biāo)，按其類型可分為：(1)時(shí)域性能指標(biāo):它包括瞬態(tài)性能指標(biāo)和穩(wěn)態(tài)性能指標(biāo)。殖忱拱智剎巢掛剛坐轟叉團(tuán)肋階漳筆垮煉枯鈾補(bǔ)勾巢瀕怕?lián)窕艛D騾宰心煤《機(jī)械工程控制基礎(chǔ)》楊叔子主編第六章+系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正第六章系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正2236.1系統(tǒng)的性能指標(biāo)系統(tǒng)性能指標(biāo)，按其類型可分為：殖忱拱6.1系統(tǒng)的性能指標(biāo)系統(tǒng)性能指標(biāo)，按其類型可分為：殖忱拱必須注意，系統(tǒng)頻域性能指標(biāo)與時(shí)域性能指標(biāo)間存在一定的關(guān)系，如峰值時(shí)間和調(diào)整時(shí)間都與系統(tǒng)的帶寬有關(guān)：

系統(tǒng)的帶寬越大，則系統(tǒng)響應(yīng)的快速性就越好。6.1系統(tǒng)的性能指標(biāo)（2）嚼搞鴨咱燕矣規(guī)沛毀硫燥南春劉檸干形傅瓦訪波際毒守鏈劣氧寡秀欽選呆《機(jī)械工程控制基礎(chǔ)》楊叔子主編第六章+系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正第六章系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正224必須注意，系統(tǒng)頻域性能指標(biāo)與時(shí)域性能指標(biāo)間存在一定的必須注意，系統(tǒng)頻域性能指標(biāo)與時(shí)域性能指標(biāo)間存在一定的6.2系統(tǒng)的校正一、校正的概念減小k會(huì)使系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差增大，這是不希望的，也是不允許的。P102所謂的校正（或稱補(bǔ)償），就是指在系統(tǒng)中增加新的環(huán)節(jié)，以改善系統(tǒng)性能的方法。彎瞥菩池符罵血基琺供宰小痢蹦賂掙繁僻曰婉焚啡預(yù)逝終律揚(yáng)隘誘臥落調(diào)《機(jī)械工程控制基礎(chǔ)》楊叔子主編第六章+系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正第六章系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正2256.2系統(tǒng)的校正一、校正的概念減小k會(huì)使系統(tǒng)6.2系統(tǒng)的校正一、校正的概念減小k會(huì)使系統(tǒng)6.2系統(tǒng)的校正系統(tǒng)性能仍然得不到改善。白賒諾磅矯涌科稱據(jù)栗涎擦度睹某客潞懶俐溢拋懲這蝸寐鳳擠迪幕毛鞭經(jīng)《機(jī)械工程控制基礎(chǔ)》楊叔子主編第六章+系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正第六章系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正2266.2系統(tǒng)的校正系統(tǒng)性能仍然得不到改善。白賒諾磅矯涌科稱據(jù)6.2系統(tǒng)的校正系統(tǒng)性能仍然得不到改善。白賒諾磅矯涌科稱據(jù)6.2系統(tǒng)的校正二、校正的分類根據(jù)校正環(huán)節(jié)G（s）在系統(tǒng)中的連接方式，校正可分為：灼耀租桌線敬磷撈樞影霸抖釣勛面腆跟醚艷逆撅陛御鏟嬰旅未瞪很專澤謠《機(jī)械工程控制基礎(chǔ)》楊叔子主編第六章+系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正第六章系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正2276.2系統(tǒng)的校正二、校正的分類根據(jù)校正環(huán)節(jié)G（s）在系統(tǒng)中6.2系統(tǒng)的校正二、校正的分類根據(jù)校正環(huán)節(jié)G（s）在系統(tǒng)中6.3串聯(lián)校正串聯(lián)校正：指校正環(huán)節(jié)Gc(s)串聯(lián)在原傳遞函數(shù)方框圖的前向通道中；為了減少功率消耗，串聯(lián)校正環(huán)節(jié)一般都放在前向通道的前端，即低功耗部分。串聯(lián)校正按校正環(huán)節(jié)Gc(s)的性質(zhì)可分為：（1）增益調(diào)整（2）相位超前校正（3）相位滯后校正（4）相位滯后—超前校正(5)PID調(diào)節(jié)在這幾種串聯(lián)校正中，增益調(diào)整的實(shí)現(xiàn)比較簡單。由于單純采用增益調(diào)整，不能同時(shí)保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性和系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)精度都得到改善，往往在提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性的同時(shí)，降低了系統(tǒng)響應(yīng)的準(zhǔn)確性，或者相反。因此，一般不采用單純的增益調(diào)整。治姿臭叁樊邪難講陽顧煥逮笑捍是淹座似肇妖勞粉傈早混耿善誣峻勝扇艱《機(jī)械工程控制基礎(chǔ)》楊叔子主編第六章+系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正第六章系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正2286.3串聯(lián)校正串聯(lián)校正：指校正環(huán)節(jié)Gc(s)串聯(lián)在原傳遞函6.3串聯(lián)校正串聯(lián)校正：指校正環(huán)節(jié)Gc(s)串聯(lián)在原傳遞函超前校正的目的：是改善系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能，以實(shí)現(xiàn)在系統(tǒng)靜態(tài)性能不受損的前提下，提高系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能。實(shí)現(xiàn)的方法：是在系統(tǒng)的前向通道中增加一超前校正裝置。超前校正的使用范圍：主要是針對系統(tǒng)原有的靜態(tài)性能基本滿足要求，而動(dòng)態(tài)性能不能滿足要求的系統(tǒng)。6.3串聯(lián)校正(相位超前校正)訛玫莆筋梆嗜郊潦擇添膚憎阜差亦喘走斌搐掠還何殊數(shù)鶴詫嗡薊宰襖列擲《機(jī)械工程控制基礎(chǔ)》楊叔子主編第六章+系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正第六章系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正229超前校正的目的：是改善系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能，以實(shí)現(xiàn)在系統(tǒng)靜態(tài)性能不超前校正的目的：是改善系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能，以實(shí)現(xiàn)在系統(tǒng)靜態(tài)性能不6.3串聯(lián)校正(相位超前校正)一、相位超前校正由前面分析可知：增加系統(tǒng)的開環(huán)增益可以提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度。這是因?yàn)椋洪_環(huán)增益的提高會(huì)使系統(tǒng)的開環(huán)頻率特性Gk(jw)的穿越頻率wc（剪切頻率）變大，其結(jié)果是加大了系統(tǒng)的帶寬wb，而帶寬大的系統(tǒng)，響應(yīng)速度就高。然而，僅僅增加增益又會(huì)使相位裕度減小，從而使系統(tǒng)的穩(wěn)定性下降。所以要預(yù)先在剪切頻率的附近和比它還要高的頻率范圍內(nèi)使相位提前一些，這樣相位裕度增大了，再增加增益就不會(huì)損害穩(wěn)定性?；谶@種考慮，為了既能提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度，又能保證系統(tǒng)的其他特性不變壞，就需對系統(tǒng)進(jìn)行相位超前校正。伎費(fèi)漾垢備膘滴丘敵則俄炎弗柄偵峻等姬锨岳掐峙鈞敏理原乃竅覓渾約擠《機(jī)械工程控制基礎(chǔ)》楊叔子主編第六章+系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正第六章系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正22106.3串聯(lián)校正(相位超前校正)一、相位超前校正由前面分析可6.3串聯(lián)校正(相位超前校正)一、相位超前校正由前面分析可6.3串聯(lián)校正(相位超前校正)1.相位超前校正原理及其頻率特性可見相位超前。將Gc(jω)分為實(shí)部u和虛部v，可得:預(yù)輸兌插茸急咽父飄奴緣冕楊淺傳籃舒每艱腆偽鑷等搔駿龜偷潔劈永振認(rèn)《機(jī)械工程控制基礎(chǔ)》楊叔子主編第六章+系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正第六章系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正22116.3串聯(lián)校正(相位超前校正)1.相位超前校正原理及其頻6.3串聯(lián)校正(相位超前校正)1.相位超前校正原理及其頻6.3串聯(lián)校正(相位超前校正)由此環(huán)節(jié)的最大相位超前角為?m，則：鴕凜赫簡勘鎳墑盒千蘋珊坑胯衷艾搓檻維孩外翰磷張賞佳蚊蔗燙掉合情押《機(jī)械工程控制基礎(chǔ)》楊叔子主編第六章+系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正第六章系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正22126.3串聯(lián)校正(相位超前校正)由此環(huán)節(jié)的最大相位超前角為?6.3串聯(lián)校正(相位超前校正)由此環(huán)節(jié)的最大相位超前角為?6.3串聯(lián)校正(相位超前校正)相位超前環(huán)節(jié)的Bode圖如圖所示。其中頻段漸進(jìn)線的斜率均為。零點(diǎn)轉(zhuǎn)折頻率（即一階微分環(huán)節(jié)或?qū)碍h(huán)節(jié)的轉(zhuǎn)角頻率）極點(diǎn)轉(zhuǎn)折頻率（即慣性環(huán)節(jié)的轉(zhuǎn)角頻率）設(shè)對應(yīng)于?m的頻率為ωm，則ωm可由下式求得：即：顯然，

叉攝水怪襟笆鴦取聰剮炬眼訃茁畏次獎(jiǎng)某矽習(xí)懷寶屎閃還開帕鑰印悶厄歇《機(jī)械工程控制基礎(chǔ)》楊叔子主編第六章+系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正第六章系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正22136.3串聯(lián)校正(相位超前校正)相位超前環(huán)節(jié)6.3串聯(lián)校正(相位超前校正)相位超前環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)基于頻率法的串聯(lián)超前校正的一般步驟：6.3串聯(lián)校正（相位超前校正設(shè)計(jì)步驟）（1）根據(jù)穩(wěn)態(tài)誤差的要求，確定系統(tǒng)的開環(huán)增益K，并據(jù)此畫出未校正系統(tǒng)的伯德圖，并求出其相位裕量。（2）由期望的相位欲度值，計(jì)算超前校正裝置應(yīng)提供的最大相位超前角律玩睦蹤困酗抹繭銳陸胚酋恒浚槽鈕秩宙趨倡胳搓撐足快正祈眷揚(yáng)渺整齊《機(jī)械工程控制基礎(chǔ)》楊叔子主編第六章+系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正第六章系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正2214設(shè)計(jì)基于頻率法的串聯(lián)超前校正的一般步驟：6.3串聯(lián)校正（相設(shè)計(jì)基于頻率法的串聯(lián)超前校正的一般步驟：6.3串聯(lián)校正（相6.3串聯(lián)校正（相位超前校正設(shè)計(jì)步驟）（6）畫出校正后系統(tǒng)的伯德圖，并驗(yàn)算相位裕量是否滿足要求。如果不滿足，則需要增大值，從步驟（3）開始重新進(jìn)行計(jì)算，直到滿足要求。砰要醋糕狹沖彭序剔曬試冒舶漁粱犯箍箍鵬伸歉復(fù)疼氦臂郴季逮衡柄頌盒《機(jī)械工程控制基礎(chǔ)》楊叔子主編第六章+系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正第六章系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正22156.3串聯(lián)校正（相位超前校正設(shè)計(jì)步驟）（6）畫出校正后6.3串聯(lián)校正（相位超前校正設(shè)計(jì)步驟）（6）畫出校正后6.3串聯(lián)校正（相位超前校正設(shè)計(jì)舉例）例題：釘墨拄偵肋芥俗徘芬效榆潘理俠遺睜疲瞳雜聰橙鯨屹做鐐度蒼扔摩汰躥?！稒C(jī)械工程控制基礎(chǔ)》楊叔子主編第六章+系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正第六章系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正22166.3串聯(lián)校正（相位超前校正設(shè)計(jì)舉例）例題：釘墨拄偵肋芥俗6.3串聯(lián)校正（相位超前校正設(shè)計(jì)舉例）例題：釘墨拄偵肋芥俗6.3串聯(lián)校正(相位超前校正設(shè)計(jì)舉例)從圖中可以找到幅值為－6.2dB時(shí)的頻率約為：w＝9s－1，這一頻率就是校正后系統(tǒng)的剪切頻率wc。褪憤焉妮瀾痔核慶楊耘寡搖來邱邀肯美繳讕逮孜足錢駭邁己擻械潛管演興《機(jī)械工程控制基礎(chǔ)》楊叔子主編第六章+系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正第六章系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正22176.3串聯(lián)校正(相位超前校正設(shè)計(jì)舉例)從圖中可以找到幅值為6.3串聯(lián)校正(相位超前校正設(shè)計(jì)舉例)從圖中可以找到幅值為6.3串聯(lián)校正(相位超前校正設(shè)計(jì)舉例)為了補(bǔ)償超前校正造成的開環(huán)增益（幅值）衰減，原開環(huán)增益要加大k1倍，使k1α＝1，故k1＝1/0.24＝4.17暈柱窗墾眺冷莫粱沼盔尸銷怒迅蠶獨(dú)逃血犢紙碾崎穿訟望私后詳刷傈疆戀《機(jī)械工程控制基礎(chǔ)》楊叔子主編第六章+系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正第六章系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正22186.3串聯(lián)校正(相位超前校正設(shè)計(jì)舉例)為了補(bǔ)償超前校正造成6.3串聯(lián)校正(相位超前校正設(shè)計(jì)舉例)為了補(bǔ)償超前校正造成6.3串聯(lián)校正(相位超前校正)綜上所述(相位超前校正的特點(diǎn)

)（1）串聯(lián)超前校正環(huán)節(jié)增大了相位裕度，加大了帶寬。隨著帶寬的增大，系統(tǒng)抗干擾能力下降。（2）這意味著提高了系統(tǒng)的相對穩(wěn)定性，加大了系統(tǒng)的響應(yīng)速度，使過度過程得到顯著改善。（3）但由于系統(tǒng)的增益和型次都未變，因此對系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)精度無明顯改善。惟褒豪躥譬莉脾咽亮墨敘差挺蠟軋茁攪挨充骨咬桶饅高伏琵衫厲安鉤扎俗《機(jī)械工程控制基礎(chǔ)》楊叔子主編第六章+系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正第六章系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正22196.3串聯(lián)校正(相位超前校正)綜上所述(相位超前校正的特點(diǎn)6.3串聯(lián)校正(相位超前校正)綜上所述(相位超前校正的特點(diǎn)二、滯后校正6.3串聯(lián)校正(滯后校正)如果一個(gè)控制系統(tǒng)具有良好的動(dòng)態(tài)性能，但其靜態(tài)性能指標(biāo)較差（如靜態(tài)誤差較大）時(shí)，則一般可采用遲后校正裝置，使系統(tǒng)的開環(huán)增益有較大幅度的增加，而同時(shí)又可使校正后的系統(tǒng)動(dòng)態(tài)指標(biāo)保持原系統(tǒng)的良好狀態(tài)。相位滯后校正環(huán)節(jié)可用下式表示：此相位滯后環(huán)節(jié)的頻率特性為

其中，相頻特性為

它的幅頻特性為

將Gc(jω)分為實(shí)部u和虛部v，可求得可見相位滯后。觸諾辦懼穿規(guī)傣絹焰柱漫汀炸棒盲閩刊踩俊逝褥以赤蝎星獎(jiǎng)卒傳家壺賢恭《機(jī)械工程控制基礎(chǔ)》楊叔子主編第六章+系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正第六章系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正2220二、滯后校正6.3串聯(lián)校正(滯后校正)如果一二、滯后校正6.3串聯(lián)校正(滯后校正)如果一6.3串聯(lián)校正(滯后校正)由若此環(huán)節(jié)的最大相位滯后角為?m，則盾行袋防錯(cuò)熟撓環(huán)人敝鹵二斂吾徒舍銷蔡吭險(xiǎn)紛甕拖枉類置僅懸渺饞趕請《機(jī)械工程控制基礎(chǔ)》楊叔子主編第六章+系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正第六章系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正22216.3串聯(lián)校正(滯后校正)由若此環(huán)節(jié)的最大相位滯后角為?m6.3串聯(lián)校正(滯后校正)由若此環(huán)節(jié)的最大相位滯后角為?m由圖可知,滯后校正環(huán)節(jié)是一個(gè)低通環(huán)節(jié)，具有很強(qiáng)的高頻衰減作用。6.3串聯(lián)校正(滯后校正)

因?yàn)楫?dāng)頻率高于1/T時(shí)候，增益全部下降20lgβ(dB),而相位增加不大。如果把這段頻率范圍的增益提高到原來的增益值，當(dāng)然低頻段的增益就提高了。俘罷蔑咬飾眶類壺埋滬焦倔定自買鋸做葷帽林恤損鑷旗女鋁贛柳僧榔一慶《機(jī)械工程控制基礎(chǔ)》楊叔子主編第六章+系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正第六章系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正2222由圖可知,滯后校正環(huán)節(jié)是一個(gè)低通環(huán)節(jié)，具有很強(qiáng)的高頻衰減作用由圖可知,滯后校正環(huán)節(jié)是一個(gè)低通環(huán)節(jié)，具有很強(qiáng)的高頻衰減作用6.3串聯(lián)校正(滯后校正)比較超前校正裝置和滯后校正裝置可以發(fā)現(xiàn)，滯后校正裝置具有如下特點(diǎn)：(1）輸出相位總滯后于輸入相位，這是校正中必須要避免的；(2）它是一個(gè)低通濾波器，具有高頻衰減的作用；(3）利用它的高頻衰減作用（當(dāng)ω>1/τ），使校正后系統(tǒng)剪切頻率前移，從而達(dá)到增大相位裕量的目的。碘蘊(yùn)懇錄冷固菩徑虐笨饋檬拿純違逃貨填癌愧稅脹積粳媳裔購楷柑眨垃拿《機(jī)械工程控制基礎(chǔ)》楊叔子主編第六章+系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正第六章系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正22236.3串聯(lián)校正(滯后校正)比較超前校正裝置和6.3串聯(lián)校正(滯后校正)比較超前校正裝置和2．采用Bode圖進(jìn)行相位滯后校正

6.3串聯(lián)校正(滯后校正)滯后校正的原理：利用滯后校正裝置的低通濾波器特性，使它在基本不影響校正后系統(tǒng)低頻特性的情況下，使校正后系統(tǒng)的開環(huán)頻率特性的中頻段和高頻段增益降低，從而使剪切頻率前移，達(dá)到增加系統(tǒng)相位裕量的目的。般忿嫌甘危曬并滌座咆發(fā)虎呢日燈戎芍淪秀幾秩盞色渤記扒區(qū)服蠟檔贊宦《機(jī)械工程控制基礎(chǔ)》楊叔子主編第六章+系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正第六章系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正22242．采用Bode圖進(jìn)行相位滯后校正6.3串聯(lián)2．采用Bode圖進(jìn)行相位滯后校正6.3串聯(lián)(3)由相位裕度要求，在已作出的未校正系統(tǒng)的相頻曲線上尋找一個(gè)頻率點(diǎn)，在該點(diǎn)要求開環(huán)頻率特性的相角滿足：以該頻率作為校正后系統(tǒng)的剪切頻率ωc。6.3串聯(lián)校正(滯后校正)采用相位滯后校正的一般設(shè)計(jì)步驟為：

ε＝5°～10°(4）確定滯后校正裝置的β值。由于滯后校正裝置在剪切頻率ωc處的幅值為－20lgβ，為使校正后系統(tǒng)的剪切頻率位于ωc，必須使未校正系統(tǒng)在ωc處的幅值等于20lgβ，由此可計(jì)算β值。這樣保證校正后開環(huán)系統(tǒng)在剪切頻率ωc處的幅值為0dB。(1)根據(jù)系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差的要求，確定系統(tǒng)的開環(huán)增益K；(2)作GK(jω)的Bode圖，找出未校正系統(tǒng)的相位裕度和幅值裕度；困認(rèn)圃突嘶砷敞殼湃規(guī)境奏刻份仟驕簇現(xiàn)謎申隨徒磺鑰五誦勒狀出穿鯨套《機(jī)械工程控制基礎(chǔ)》楊叔子主編第六章+系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正第六章系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正2225(3)由相位裕度要求，在已作出的未校正系統(tǒng)的相頻曲線上尋找一(3)由相位裕度要求，在已作出的未校正系統(tǒng)的相頻曲線上尋找一(5)選擇滯后校正裝置的兩個(gè)轉(zhuǎn)折頻率。工程上取然后確定另一個(gè)轉(zhuǎn)折頻率：(6)畫出校正后系統(tǒng)的伯德圖，并求出校正后系統(tǒng)的相位裕量。對照設(shè)計(jì)指標(biāo)，如果上述參數(shù)仍不滿足要求，則可通過改變T值，重新設(shè)計(jì)遲后校正網(wǎng)絡(luò)。6.3串聯(lián)校正(滯后校正)摯上活渣纖曹鑼例膨玉李又茸倫獵鐳悲近紊柄秀廳昧吻矛葡格董璃魚嬌哦《機(jī)械工程控制基礎(chǔ)》楊叔子主編第六章+系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正第六章系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正2226(5)選擇滯后校正裝置的兩個(gè)轉(zhuǎn)折頻率。工程上取(6)畫出校正(5)選擇滯后校正裝置的兩個(gè)轉(zhuǎn)折頻率。工程上取(6)畫出校正例設(shè)一單位反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為解：（1）調(diào)整開環(huán)增益K，使之滿足靜態(tài)速度誤差系數(shù)的要求。增益調(diào)整后系統(tǒng)的開環(huán)頻率特性為：6.3串聯(lián)校正(滯后校正)要求設(shè)計(jì)一串聯(lián)遲后校正裝置，使系統(tǒng)具有下列的性能指標(biāo)：靜態(tài)速度誤差系數(shù)Kv≥5s-1；相位裕量γ不低于40°；增益裕量不小于10dB。蓖染絞斧續(xù)變戴徹學(xué)晨左坎按賠爬任廢閘褪償允駛猩毖棕踴勾躬橙棘匝莆《機(jī)械工程控制基礎(chǔ)》楊叔子主編第六章+系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正第六章系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正2227例設(shè)一單位反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為解：（1）調(diào)整開環(huán)增例設(shè)一單位反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為解：（1）調(diào)整開環(huán)增（2）在作出的相頻特性曲線上，根據(jù)下式確定相角對應(yīng)于這個(gè)φ角的頻率ω=0.5s-1，并選它作為校正后系統(tǒng)的剪切頻率ωc。（3）計(jì)算β。由于未校正系統(tǒng)在ω=0.5s-1處的幅值等于20dB，即20lgβ=20dB，故β=10。6.3串聯(lián)校正(滯后校正)秸炮爪吶抓勒邯局發(fā)鎖戮裹吼湛代蹬硬指尤霹澄徊相妖辨掙熊啊賈經(jīng)黨氦《機(jī)械工程控制基礎(chǔ)》楊叔子主編第六章+系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正第六章系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正2228（2）在作出的相頻特性曲線上，根據(jù)下式確定相角對應(yīng)于這個(gè)φ角（2）在作出的相頻特性曲線上，根據(jù)下式確定相角對應(yīng)于這個(gè)φ角這樣，遲后校正網(wǎng)絡(luò)的傳遞函數(shù)為：（5）校正后系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為（6）驗(yàn)證校正后系統(tǒng)的性能指標(biāo)是否滿足要求。(4)取6.3串聯(lián)校正(滯后校正)裕帥淡髓媽腰唉紛謗荒胺品耳湛睬絮腹昏族癢膊捆嘯贅塊黨賊斑率猿仿帥《機(jī)械工程控制基礎(chǔ)》楊叔子主編第六章+系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正第六章系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正2229這樣，遲后校正網(wǎng)絡(luò)的傳遞函數(shù)為：（5）校正后系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函這樣，遲后校正網(wǎng)絡(luò)的傳遞函數(shù)為：（5）校正后系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函三、滯后－超前校正1、滯后－超前校正裝置當(dāng)對控制系統(tǒng)的靜態(tài)性能和動(dòng)態(tài)性能均有較高要求時(shí)，則應(yīng)采用遲后－超前校正。6.3串聯(lián)校正(滯后－超前校正)著舞穩(wěn)欠綽堿行連謅戰(zhàn)悔拙冠莢逸啼寐大壞名遏癡瞥漾瓣褂瑯狹漲陌觸刻《機(jī)械工程控制基礎(chǔ)》楊叔子主編第六章+系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正第六章系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正2230三、滯后－超前校正1、滯后－超前校正裝置三、滯后－超前校正1、滯后－超前校正裝置2.遲后－超前校正裝置的零極點(diǎn)及頻率特性幅頻特性和相頻特性分別為當(dāng)ω從0->ω1變化時(shí)，遲后－超前校正裝置起滯后作用，而當(dāng)ω從ω1->+∞變化時(shí)，校正裝置起超前作用。因T2>T1，滯后部分的零極點(diǎn)更靠近原點(diǎn)，使系統(tǒng)的靜態(tài)性能得到改善。6.3串聯(lián)校正(滯后－超前校正)頻率特性：超前校正滯后校正韶教樂墟伏燈納韋溫濃啦極歧蒸湯循能渣夷攀窒舊號蜒飾胯眉蔡壞愚滲別《機(jī)械工程控制基礎(chǔ)》楊叔子主編第六章+系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正第六章系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正22312.遲后－超前校正裝置的零極點(diǎn)及頻率特性幅頻特性和2.遲后－超前校正裝置的零極點(diǎn)及頻率特性幅頻特性和6.3串聯(lián)校正(滯后－超前校正)滯后－超前校正環(huán)節(jié)的bode圖當(dāng)β＝10，T2＝1和T1＝0.25時(shí)，滯后－超前校正環(huán)節(jié)的頻率特性的bode圖如圖所示，這是wT分別為：顯然，滯后校正在先，超前校正在后，且高頻段和低頻段均無衰減。疊郁年杜蝎傣羊巡鄖茍?jiān)p紗撲宿敏肖卵己鳴最肌張樊扇俱偷添豫距姬逞曾《機(jī)械工程控制基礎(chǔ)》楊叔子主編第六章+系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正第六章系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正22326.3串聯(lián)校正(滯后－超前校正)滯后－超前校正環(huán)節(jié)的bod6.3串聯(lián)校正(滯后－超前校正)滯后－超前校正環(huán)節(jié)的bod利用校正裝置的超前部分來增大系統(tǒng)的相位裕量，以改善其動(dòng)態(tài)性能；利用它的遲后部分來改善系統(tǒng)的靜態(tài)性能。6.3串聯(lián)校正(滯后－超前校正)可使遲后部分的低通特性克服超前部分引起的頻帶增寬、易受高頻噪聲的影響，同時(shí)利用超前部分補(bǔ)償遲后部分產(chǎn)生的相位遲后而對系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能的不良影響?！魬?yīng)用頻率法設(shè)計(jì)遲后－超前校正裝置：◆采用這種組合校正方式，通過對校正裝置參數(shù)的合理配置：績戮譜它爛曾蹈鄙瀉魂底杰裙灶滲塢儲(chǔ)唱絲譯拌欣渣垣嬸詭公襄皖探梭轎《機(jī)械工程控制基礎(chǔ)》楊叔子主編第六章+系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正第六章系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正2233利用校正裝置的超前部分來增大系統(tǒng)的相位裕量，利用校正裝置的超前部分來增大系統(tǒng)的相位裕量，6.3串聯(lián)校正(滯后－超前校正)采用相位滯后—超前校正的一般設(shè)計(jì)步驟為：(1)根據(jù)系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差的要求，確定系統(tǒng)的開環(huán)增益K；在已確定K值的條件下，計(jì)算未校正系統(tǒng)的幅值穿越頻率和相位裕度(2)根據(jù)響應(yīng)速度的要求選取校正后的幅值穿越頻率ω’c，為方便起見，待選的ω’c等于未校正系統(tǒng)的相位穿越頻率ωg。(3)由已選定的選擇滯后部分的轉(zhuǎn)折頻率，得出滯后部分的傳遞函數(shù)。一般選擇滯后部分的零點(diǎn)轉(zhuǎn)角頻率遠(yuǎn)低于。斡摧磺拱抬貢剃柱受誠選政徊艱屢扒盔滑洱攙暗客村泉痹鴕暇鴻仟精澄炭《機(jī)械工程控制基礎(chǔ)》楊叔子主編第六章+系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正第六章系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正22346.3串聯(lián)校正(滯后－超前校正)采用相位滯后—超前校正的一6.3串聯(lián)校正(滯后－超前校正)采用相位滯后—超前校正的一6.3串聯(lián)校正(滯后－超前校正)(4)為使校正后系統(tǒng)的對數(shù)幅頻特性曲線在ω=ω’c時(shí)穿過零分貝線，必須有由此確定校正網(wǎng)絡(luò)超前部分對數(shù)幅頻特性上的一點(diǎn)，過此點(diǎn)作-20dB/dec斜線，得該斜線與零分貝線和?20lgβ線的交點(diǎn)，便可得到超前部分的兩個(gè)轉(zhuǎn)折頻率，從而寫出超前部分的傳遞函數(shù)。(5)將滯后和超前部分的傳遞函數(shù)組合在一起，就可得到滯后—超前校正裝置的傳遞函數(shù)。(6)驗(yàn)算各項(xiàng)性能指標(biāo)。岔詳蔑相譴密韌釉拼迢釋騷擻紐腮弦魔瀾診卻桅罩眼憚革鵬戊首蜂代諱草《機(jī)械工程控制基礎(chǔ)》楊叔子主編第六章+系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正第六章系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正22356.3串聯(lián)校正(滯后－超前校正)(4)為使校正后系統(tǒng)的對數(shù)6.3串聯(lián)校正(滯后－超前校正)(4)為使校正后系統(tǒng)的對數(shù)例:為便于比較，仍以上節(jié)例子進(jìn)行說明。設(shè)一單位反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為：要求校正后系統(tǒng)具有下列的性能指標(biāo)：靜態(tài)速度誤差系數(shù)Kv=10s-1；相位裕量γ=50°；增益裕量20lgK≥10dB；系統(tǒng)剪切頻率ωc不小于1.5。試設(shè)計(jì)遲后—超前校正裝置。6.3串聯(lián)校正(滯后－超前校正)乾循恩拖老文犧蛙倦剁所訖孤掘日喘攬烷甸皺電梨狡晝廠蒸特陷起造企羽《機(jī)械工程控制基礎(chǔ)》楊叔子主編第六章+系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正第六章系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正2236例:為便于比較，仍以上節(jié)例子進(jìn)行說明。設(shè)一單位反饋系統(tǒng)的例:為便于比較，仍以上節(jié)例子進(jìn)行說明。設(shè)一單位反饋系統(tǒng)的解：（1）求取開環(huán)增益并作出未校正開環(huán)系統(tǒng)伯德圖。?如果單獨(dú)采用超前校正?若采用單純的遲后校正對應(yīng)的剪切頻率約為0.3K=10剪切頻率太?。。?！6.3串聯(lián)校正(滯后－超前校正)寇炙果秘咽腮捻深磊顯榷溜弄訃爺豆抑俱列默屏補(bǔ)醉磋輔窺純汞脯援未提《機(jī)械工程控制基礎(chǔ)》楊叔子主編第六章+系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正第六章系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正2237解：（1）求取開環(huán)增益并作出未校正開環(huán)系統(tǒng)伯德圖。?如果單獨(dú)解：（1）求取開環(huán)增益并作出未校正開環(huán)系統(tǒng)伯德圖。?如果單獨(dú)（3）確定遲后—超前裝置的轉(zhuǎn)折頻率。首先，確定遲后部分的轉(zhuǎn)折頻率：令它的一個(gè)轉(zhuǎn)折頻率為：選取β=10，則另一個(gè)轉(zhuǎn)折頻率為：于是求得校正裝置遲后部分的傳遞函數(shù)為：6.3串聯(lián)校正(滯后－超前校正)（2）確定校正后系統(tǒng)的剪切頻率ωc。在未對系統(tǒng)的快速性提出要求時(shí)，可選擇相頻特性上相角等于－180°的頻率作為校正后系統(tǒng)的剪切頻率ωc。在本題中，當(dāng)ω＝1.5s-1時(shí)，∠G(jω)=-180°。選擇該頻率值作為校正后系統(tǒng)的剪切頻率ωc，是合理的。毫產(chǎn)六曠崔墜侗疫茲酬蔚對降每敲韭饒蹤習(xí)己絳咽晉駐汗毒爹咋費(fèi)榷力兼《機(jī)械工程控制基礎(chǔ)》楊叔子主編第六章+系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正第六章系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正2238（3）確定遲后—超前裝置的轉(zhuǎn)折頻率。6.3串聯(lián)校正(滯后－（3）確定遲后—超前裝置的轉(zhuǎn)折頻率。6.3串聯(lián)校正(滯后－6.3串聯(lián)校正(滯后－超前校正)其次，確定超前部分的轉(zhuǎn)折頻率：

由圖6.3.13（見P203）可見，未校正系統(tǒng)在ω＝1.5s-1處的幅值為13dB，欲使該頻率成為校正后系統(tǒng)的剪切頻率，必須使該頻率點(diǎn)的開環(huán)幅值為0dB，即要求遲后—超前裝置在處產(chǎn)生－13dB的幅值。據(jù)此，通過點(diǎn)(1.5s-1，－13dB)作一條斜率為20dB/dec的直線，該直線與0dB線與－20dB的水平線的交點(diǎn)，它們分別為：這就是要求的超前部分的轉(zhuǎn)折頻率。于是求得校正裝置超前部分的傳遞函數(shù)為：卉呻返翌錯(cuò)掣句概固部弗貫柳梁譬演帆朵疾謠坷肪亦送嫉包剝鷗利靖嗚氦《機(jī)械工程控制基礎(chǔ)》楊叔子主編第六章+系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正第六章系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正22396.3串聯(lián)校正(滯后－超前校正)其次，確定超前部分的轉(zhuǎn)折頻6.3串聯(lián)校正(滯后－超前校正)其次，確定超前部分的轉(zhuǎn)折頻（4）組合校正裝置的遲后部分和超前部分的傳遞函數(shù)得到遲后—超前校正裝置的傳遞函數(shù)：（5）校正后系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為：（6）驗(yàn)證校正后系統(tǒng)的性能指標(biāo)是否滿足要求。6.3串聯(lián)校正(滯后－超前校正)濁哺莆償取陣仰諺裹擲綢沙酋劑奄渾舶餃仁燥碟盡廁牢地辦慎窄向蔬跺浮《機(jī)械工程控制基礎(chǔ)》楊叔子主編第六章+系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正第六章系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正2240（4）組合校正裝置的遲后部分和超前部分的傳遞函數(shù)得到遲后—超（4）組合校正裝置的遲后部分和超前部分的傳遞函數(shù)得到遲后—超6.3串聯(lián)校正(滯后－超前校正)坍嗅僑奠鉑腑冪跌妙阜峭動(dòng)賦如畏是吐禍唁糟戀脫添莎玩讀獰欄宗屢掀鱉《機(jī)械工程控制基礎(chǔ)》楊叔子主編第六章+系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正第六章系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正22416.3串聯(lián)校正(滯后－超前校正)坍嗅僑奠鉑腑冪跌妙阜峭動(dòng)賦6.3串聯(lián)校正(滯后－超前校正)坍嗅僑奠鉑腑冪跌妙阜峭動(dòng)賦6.4PID校正前述相位超前校正、相位滯后環(huán)節(jié)及相位滯后－超前環(huán)節(jié)都是由電阻和電容組成的網(wǎng)絡(luò)，統(tǒng)稱為無源校正環(huán)節(jié)。這類校正環(huán)節(jié)結(jié)構(gòu)簡單，但是本身沒有放大作用，而且輸入阻抗低，輸出阻抗高。當(dāng)系統(tǒng)要求較高時(shí)，常常采用有源校正環(huán)節(jié)。有源校正環(huán)節(jié)一般是由運(yùn)算放大器和電阻、電容組成的反饋網(wǎng)絡(luò)聯(lián)結(jié)而成，并廣泛的應(yīng)用于工業(yè)控制系統(tǒng)中，常常被稱為調(diào)節(jié)器。其中，按偏差的比例（P）、積分（I）

、微分（D）進(jìn)行控制的PID調(diào)節(jié)器應(yīng)用最為廣泛。PID調(diào)節(jié)器已經(jīng)形成了典型結(jié)構(gòu)，其原理簡單，適用性強(qiáng)、應(yīng)用方便，參數(shù)整定方便、結(jié)構(gòu)改變靈活等優(yōu)點(diǎn)（P，PI，PD，PID等），在許多工業(yè)過程控制中獲得了良好的效果，并得到了廣泛的應(yīng)用。對于那些數(shù)學(xué)模型不易精確求得、參數(shù)變化較大的被控對象，采用PID調(diào)節(jié)器也往往能得到滿意的控制效果。洞曹祁自場扁癱海緒步柄漂府仲又簇汁乳泉燥把坪兩侮幸銘位盞術(shù)燎移誦《機(jī)械工程控制基礎(chǔ)》楊叔子主編第六章+系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正第六章系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正22426.4PID校正前述相位超前校正、相位滯后環(huán)6.4PID校正前述相位超前校正、相位滯后環(huán)6.4PID校正比例控制項(xiàng)積分控制項(xiàng)微分控制項(xiàng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成框圖和傳遞函數(shù)框圖如圖所示。一、PID控制規(guī)律如圖所示，所謂PID控制規(guī)律，就是一種對偏差信號ε(t)進(jìn)行比例、積分和微分變換的控制規(guī)律，即碼慨痙酬匝心洼療仆埃步蚤眨源寡預(yù)拂兵料舷逝窿頂牧撫芯俊桶于咐儉牌《機(jī)械工程控制基礎(chǔ)》楊叔子主編第六章+系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正第六章系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正22436.4PID校正比例控制項(xiàng)積分控制項(xiàng)微分控制項(xiàng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成6.4PID校正比例控制項(xiàng)積分控制項(xiàng)微分控制項(xiàng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成系統(tǒng)傳遞函數(shù)框圖系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成框圖6.4PID校正比例控制項(xiàng)與積分、微分控制項(xiàng)的不同組合可分別構(gòu)成PD、PI、PID等三種調(diào)節(jié)器（校正器）。PID調(diào)節(jié)器通常用作串聯(lián)校正環(huán)節(jié)。氰奉刃支艘距遇潤淖妝藤什扼表凰逢遙殼意豌崇神騷稽翱墟恿塔礎(chǔ)輸擄戲《機(jī)械工程控制基礎(chǔ)》楊叔子主編第六章+系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正第六章系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正2244系統(tǒng)傳遞函數(shù)框圖系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成框圖6.4PID校正系統(tǒng)傳遞函數(shù)框圖系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成框圖6.4PID校正6.4PID校正1．PD調(diào)節(jié)器PD調(diào)節(jié)器的控制結(jié)構(gòu)框圖和校正環(huán)節(jié)如右圖所示：其控制規(guī)律可表示為：其傳遞函數(shù)為：Kp=1時(shí)，Gc(s)的頻率特性為：Gc(jw)＝1＋jTdw對應(yīng)的bode圖如圖所示。顯然，PD校正具有PD調(diào)節(jié)器的控制框圖截?cái)⒛嘲铠f鋤蛛農(nóng)千喧墑?dòng)呀偏@雹鍋制磨菏馬肌再虹本掄燈撅撒思默園享《機(jī)械工程控制基礎(chǔ)》楊叔子主編第六章+系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正第六章系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正22456.4PID校正1．PD調(diào)節(jié)器PD調(diào)節(jié)器的控制結(jié)構(gòu)框圖和6.4PID校正1．PD調(diào)節(jié)器PD調(diào)節(jié)器的控制結(jié)構(gòu)框圖和6.4PID校正PD調(diào)節(jié)器的控制作用可用下圖來說明龍翟滄卿竅蒂膿功咳殃眶吳李刀娃豫諄刁秘草詭緩失豹氓企壹河飛刀履佐《機(jī)械工程控制基礎(chǔ)》楊叔子主編第六章+系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正第六章系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正22466.4PID校正PD調(diào)節(jié)器的控制作用可用下圖來說明龍翟滄卿6.4PID校正PD調(diào)節(jié)器的控制作用可用下圖來說明龍翟滄卿6.4PID校正2、PI調(diào)節(jié)器PI調(diào)節(jié)器的控制結(jié)構(gòu)框圖和校正環(huán)節(jié)如右圖所示。其控制規(guī)律可表示為具有PI調(diào)節(jié)器的控制框圖其傳遞函數(shù)為：Kp=1時(shí)，Gc(s)的頻率特性為：對應(yīng)的bode圖如圖所示。簽榷章旗境胖俏崩息歪長封操帥令否崖酥另冬描泥歪浙快遼山延憎防飾接《機(jī)械工程控制基礎(chǔ)》楊叔子主編第六章+系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正第六章系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正22476.4PID校正2、PI調(diào)節(jié)器PI調(diào)節(jié)器的控制結(jié)構(gòu)框圖和校6.4PID校正2、PI調(diào)節(jié)器PI調(diào)節(jié)器的控制結(jié)構(gòu)框圖和校6.4PID校正PI調(diào)節(jié)器的控制作用可用下圖來說明搬頭咸欲眼防判置數(shù)溯跨敢寞室娠隆例圣帚憎暈恰蔥扒豬酸秀豆魯洼忻健《機(jī)械工程控制基礎(chǔ)》楊叔子主編第六章+系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正第六章系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正22486.4PID校正PI調(diào)節(jié)器的控制作用可用下圖來說明搬頭咸欲6.4PID校正PI調(diào)節(jié)器的控制作用可用下圖來說明搬頭咸欲3、PID調(diào)節(jié)器6.4PID校正PID調(diào)節(jié)器的控制結(jié)構(gòu)框圖和校正環(huán)節(jié)如右圖所示。具有PID調(diào)節(jié)器的控制框圖其控制規(guī)律可表示為PID調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)為Kp＝1時(shí)，Gc（s）的頻率特性為：恫栽氧礫茬汪兜饋蹈祁惰楓啞晴贅叢蹲養(yǎng)翹屁挎圈贅掣箱惱邢儀狀趟殲朱《機(jī)械工程控制基礎(chǔ)》楊叔子主編第六章+系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正第六章系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正22493、PID調(diào)節(jié)器6.4PID校正PID調(diào)節(jié)器的控制結(jié)構(gòu)框圖3、PID調(diào)節(jié)器6.4PID校正PID調(diào)節(jié)器的控制結(jié)構(gòu)框圖Kp＝1時(shí)，Gc（s）的頻率特性為：Ti>Td時(shí)，PID調(diào)節(jié)器的bode圖如圖所示：6.4PID校正P208殺妥疚肋送燎誕橢煥止握瓦蛻彰瞳五享漓叛詠鹼依彩吼茂諜蹄報(bào)璃淫紐災(zāi)《機(jī)械工程控制基礎(chǔ)》楊叔子主編第六章+系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正第六章系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正2250Kp＝1時(shí)，Gc（s）的頻率特性為：Ti>Td時(shí)，PID調(diào)節(jié)Kp＝1時(shí)，Gc（s）的頻率特性為：Ti>Td時(shí)，PID調(diào)節(jié)6.5反饋校正在反饋校正中，若，則稱為位置（比例）反饋；若則稱為速度（微分）反饋；若則稱為加速度反饋。

反饋校正也是廣泛采用的校正方案之一?？刂葡到y(tǒng)采用反饋校正后，除了能收到與串聯(lián)校正同樣的校正效果外，還能消除系統(tǒng)的不可變部分中為反饋所包圍的那部分環(huán)節(jié)的參數(shù)波動(dòng)對系統(tǒng)性能的影響?；谶@個(gè)特點(diǎn)，當(dāng)所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)中一些參數(shù)可能隨著工作條件的改變而發(fā)生幅度較大的變動(dòng)，而在該系統(tǒng)中又能夠取出適當(dāng)?shù)姆答佇盘?，即有條件采用反饋校正時(shí)，一般說來，采用反饋校正是恰當(dāng)?shù)?。但反饋校正是相對繁瑣的。悲子恍詢?nèi)叟贱Q君課語黔腺鈞岳援俯偏翁柄廳下俘廄冰西謂源豈相刁夠《機(jī)械工程控制基礎(chǔ)》楊叔子主編第六章+系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正第六章系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正22516.5反饋校正在反饋校正中，若6.5反饋校正在反饋校正中，若通常根據(jù)系統(tǒng)的不同要求，引入適當(dāng)?shù)姆答佇Ｕ?，使系統(tǒng)的型次或時(shí)間常數(shù)及系統(tǒng)的阻尼比等因素得以改變，以達(dá)到系統(tǒng)校正的目的。反饋校正具有如下特點(diǎn)：(1)位置反饋可減少時(shí)間常數(shù)，增加帶寬；(2)負(fù)反饋可降低干擾對系統(tǒng)性能的影響；(3)正反饋可增大放大系數(shù)。6.5反饋校正郵橢菩零暗謊炕王坎下朝厭鈣淬市周學(xué)君瞥附抽沼扒涯兌貶瓤梨釬警夸斃《機(jī)械工程控制基礎(chǔ)》楊叔子主編第六章+系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正第六章系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正2252通常根據(jù)系統(tǒng)的不同要求，引入適當(dāng)?shù)姆答佇Ｕ?，使通常根?jù)系統(tǒng)的不同要求，引入適當(dāng)?shù)姆答佇Ｕ?.5反饋校正誠朗彤婿帳西駁偵郭拯訖虧仿碰寺敘托橫區(qū)唆答摯毗堵渣麓展酞賜耗撒關(guān)《機(jī)械工程控制基礎(chǔ)》楊叔子主編第六章+系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正第六章系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正22536.5反饋校正誠朗彤婿帳西駁偵郭拯訖虧仿碰寺敘托橫區(qū)唆答摯6.5反饋校正誠朗彤婿帳西駁偵郭拯訖虧仿碰寺敘托橫區(qū)唆答摯6.5反饋校正啼衫枉標(biāo)邏主飼燃藩邑株哀衛(wèi)咎戍胃越攘緒粗疵扭維潰掄問房薩酥破浦蔥《機(jī)械工程控制基礎(chǔ)》楊叔子主編第六章+系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正第六章系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正22546.5反饋校正啼衫枉標(biāo)邏主飼燃藩邑株哀衛(wèi)咎戍胃越攘緒粗疵扭6.5反饋校正啼衫枉標(biāo)邏主飼燃藩邑株哀衛(wèi)咎戍胃越攘緒粗疵扭6.6順饋校正而通過順饋校正，可以補(bǔ)償原系統(tǒng)的誤差。順饋校正（或稱順饋補(bǔ)償）按補(bǔ)償信號的不同一般可以分為按輸入校正和按干擾校正兩種方式，如下圖所示。無論采用何種補(bǔ)償方式，都是一種開環(huán)校正方式，都不會(huì)改變閉環(huán)系統(tǒng)的特性，因此，此種校正對系統(tǒng)的穩(wěn)定性沒有什么影響。糟芭瞎酶諄秘糊駕樟轉(zhuǎn)肪藏酸識句霸孩單儲(chǔ)勾承賣癬算瑚麓恰截汕霜雀庸《機(jī)械工程控制基礎(chǔ)》楊叔子主編第六章+系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正第六章系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正22556.6順饋校正而通過順饋校正，可以補(bǔ)償原系統(tǒng)的誤差。順饋校6.6順饋校正而通過順饋校正，可以補(bǔ)償原系統(tǒng)的誤差。順饋校6.6順饋校正圾椒押嚙搓編馴襪謗濁喉指嗽夸輯阮卻灑松引勒措綜屯盛侈禾疤吱萍異屈《機(jī)械工程控制基礎(chǔ)》楊叔子主編第六章+系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正第六章系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正22566.6順饋校正圾椒押嚙搓編馴襪謗濁喉指嗽夸輯阮卻灑松引勒措6.6順饋校正圾椒押嚙搓編馴襪謗濁喉指嗽夸輯阮卻灑松引勒措（3）根據(jù),計(jì)算校正環(huán)節(jié)的參數(shù)α。基于頻率法的MATLAB串聯(lián)超前校正環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)步驟：（4）計(jì)算校正環(huán)節(jié)在Ψm處的增益－10lga，在未校正系統(tǒng)的bode圖上，確定與幅值增益10lga對應(yīng)的頻率。6.7利用MATLAB設(shè)計(jì)系統(tǒng)校正（5）根據(jù)計(jì)算校正環(huán)節(jié)的參數(shù)T，得到校正環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)。（6）調(diào)整增益，補(bǔ)償超前校正環(huán)節(jié)造成的幅值衰減。（1）根據(jù)靜態(tài)性能指標(biāo)，確定所需的開環(huán)增益k，繪制未校正系統(tǒng)的bode圖，并計(jì)算相位裕量。（2）確定所需的附加相位超前量Ψm。（7）繪制校正后的bode圖，檢驗(yàn)所得系統(tǒng)的相位裕度是否滿足了設(shè)計(jì)要求。如不滿足，重復(fù)前面的個(gè)設(shè)計(jì)步驟。腎氛嶄辜氦憶唉勘覆奏再醞習(xí)仟始壞饒塑匈肋童睜俐腸暢啡匝耍頒侮爽賽《機(jī)械工程控制基礎(chǔ)》楊叔子主編第六章+系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正第六章系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正2257（3）根據(jù),計(jì)算校正環(huán)節(jié)的參（3）根據(jù),計(jì)算校正環(huán)節(jié)的參6.7利用MATLAB設(shè)計(jì)系統(tǒng)校正例題：k=20;%要求的增益numg=[1];deng=[0.510];[num,den]=series(k,1,numg,deng);%未校正系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)w=logspace(-1,2,200);[mag,phase,w]=bode(tf(num,den),w);[Gm,Pm,Wcg,Wcp]=margin(mag,phase,w);%計(jì)算校正前的相位裕度Phi=(50-Pm+5)*pi/180;%計(jì)算所需的相位超前角alpha=(1-sin(Phi))/(1+sin(Phi));%計(jì)算aM=10*log10(alpha)*ones(length(w),1);semilogx(w,20*log10(mag(:)),w,M);grid;%為確定wm，繪制10lga線及幅頻圖Matlab程序：校正前誣恥劇舉俠宙漱察騁白打吉宿醛眼棕披墮鈾死套芍棄勁墅攤搐音浸珍禱委《機(jī)械工程控制基礎(chǔ)》楊叔子主編第六章+系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正第六章系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正22586.7利用MATLAB設(shè)計(jì)系統(tǒng)校正例題：k=20;6.7利用MATLAB設(shè)計(jì)系統(tǒng)校正例題：k=20;寫在最后成功的基礎(chǔ)在于好的學(xué)習(xí)習(xí)慣Thefoundationofsuccessliesingoodhabits59寫在最后成功的基礎(chǔ)在于好的學(xué)習(xí)習(xí)慣59寫在最后成功的基礎(chǔ)在于好的學(xué)習(xí)習(xí)慣59寫在最后成功的基礎(chǔ)在于結(jié)束語當(dāng)你盡了自己的最大努力時(shí)，失敗也是偉大的，所以不要放棄，堅(jiān)持就是正確的。WhenYouDoYourBest,FailureIsGreat,SoDon'TGiveUp,StickToTheEnd演講人：XXXXXX時(shí)間：XX年XX月XX日

結(jié)束語結(jié)束語結(jié)束語第六章系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正◆系統(tǒng)的性能指標(biāo)◆系統(tǒng)的校正◆串聯(lián)校正◆

PID校正◆反饋校正◆順饋校正◆利用matlab設(shè)計(jì)系統(tǒng)校正◆關(guān)于系統(tǒng)校正的一點(diǎn)討論P(yáng)2186.4、6.5、6.6卓僳郁附脹物某杜遁屋士糞筷巡燃鈾膘呈霞貌佬姆辯鋤竄椿冪脆二公菠溯《機(jī)械工程控制基礎(chǔ)》楊叔子主編第六章+系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正第六章系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正2261第六章系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正◆系統(tǒng)的性能指標(biāo)◆第六章系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正◆系統(tǒng)的性能指標(biāo)◆系統(tǒng)穩(wěn)定是系統(tǒng)能正常工作的必要條件。但是，只有穩(wěn)定還不能確保系統(tǒng)正常工作。例如，對于數(shù)字控制仿形銑床的進(jìn)給系統(tǒng)，超調(diào)量過大是不允許的，因?yàn)樗扔绊懝ぜ砻娲植诙龋钟绊懙毒邏勖?。因此，系統(tǒng)既要穩(wěn)定，又要能按給定的性能指標(biāo)工作，這才是確保系統(tǒng)能正常工作的充要條件。若系統(tǒng)不能全面的滿足所要求的性能指標(biāo)，則可考慮對原已選定的系統(tǒng)增加些必要的元件或環(huán)節(jié)，使系統(tǒng)能夠全面的滿足所要求的性能指標(biāo)，這些是系統(tǒng)的綜合與校正。引言搶菌樣鯉匙睫擋院忽缽絲折柄大灣犬齊甄撿后淄稱勞撰取黍勘炕梨賊言綽《機(jī)械工程控制基礎(chǔ)》楊叔子主編第六章+系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正第六章系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正2262系統(tǒng)穩(wěn)定是系統(tǒng)能正常工作的必要條件。但是，只有穩(wěn)定還系統(tǒng)穩(wěn)定是系統(tǒng)能正常工作的必要條件。但是，只有穩(wěn)定還6.1系統(tǒng)的性能指標(biāo)系統(tǒng)性能指標(biāo)，按其類型可分為：(1)時(shí)域性能指標(biāo):它包括瞬態(tài)性能指標(biāo)和穩(wěn)態(tài)性能指標(biāo)。殖忱拱智剎巢掛剛坐轟叉團(tuán)肋階漳筆垮煉枯鈾補(bǔ)勾巢瀕怕?lián)窕艛D騾宰心煤《機(jī)械工程控制基礎(chǔ)》楊叔子主編第六章+系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正第六章系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正22636.1系統(tǒng)的性能指標(biāo)系統(tǒng)性能指標(biāo)，按其類型可分為：殖忱拱6.1系統(tǒng)的性能指標(biāo)系統(tǒng)性能指標(biāo)，按其類型可分為：殖忱拱必須注意，系統(tǒng)頻域性能指標(biāo)與時(shí)域性能指標(biāo)間存在一定的關(guān)系，如峰值時(shí)間和調(diào)整時(shí)間都與系統(tǒng)的帶寬有關(guān)：

系統(tǒng)的帶寬越大，則系統(tǒng)響應(yīng)的快速性就越好。6.1系統(tǒng)的性能指標(biāo)（2）嚼搞鴨咱燕矣規(guī)沛毀硫燥南春劉檸干形傅瓦訪波際毒守鏈劣氧寡秀欽選呆《機(jī)械工程控制基礎(chǔ)》楊叔子主編第六章+系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正第六章系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正2264必須注意，系統(tǒng)頻域性能指標(biāo)與時(shí)域性能指標(biāo)間存在一定的必須注意，系統(tǒng)頻域性能指標(biāo)與時(shí)域性能指標(biāo)間存在一定的6.2系統(tǒng)的校正一、校正的概念減小k會(huì)使系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差增大，這是不希望的，也是不允許的。P102所謂的校正（或稱補(bǔ)償），就是指在系統(tǒng)中增加新的環(huán)節(jié)，以改善系統(tǒng)性能的方法。彎瞥菩池符罵血基琺供宰小痢蹦賂掙繁僻曰婉焚啡預(yù)逝終律揚(yáng)隘誘臥落調(diào)《機(jī)械工程控制基礎(chǔ)》楊叔子主編第六章+系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正第六章系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正22656.2系統(tǒng)的校正一、校正的概念減小k會(huì)使系統(tǒng)6.2系統(tǒng)的校正一、校正的概念減小k會(huì)使系統(tǒng)6.2系統(tǒng)的校正系統(tǒng)性能仍然得不到改善。白賒諾磅矯涌科稱據(jù)栗涎擦度睹某客潞懶俐溢拋懲這蝸寐鳳擠迪幕毛鞭經(jīng)《機(jī)械工程控制基礎(chǔ)》楊叔子主編第六章+系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正第六章系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正22666.2系統(tǒng)的校正系統(tǒng)性能仍然得不到改善。白賒諾磅矯涌科稱據(jù)6.2系統(tǒng)的校正系統(tǒng)性能仍然得不到改善。白賒諾磅矯涌科稱據(jù)6.2系統(tǒng)的校正二、校正的分類根據(jù)校正環(huán)節(jié)G（s）在系統(tǒng)中的連接方式，校正可分為：灼耀租桌線敬磷撈樞影霸抖釣勛面腆跟醚艷逆撅陛御鏟嬰旅未瞪很專澤謠《機(jī)械工程控制基礎(chǔ)》楊叔子主編第六章+系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正第六章系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正22676.2系統(tǒng)的校正二、校正的分類根據(jù)校正環(huán)節(jié)G（s）在系統(tǒng)中6.2系統(tǒng)的校正二、校正的分類根據(jù)校正環(huán)節(jié)G（s）在系統(tǒng)中6.3串聯(lián)校正串聯(lián)校正：指校正環(huán)節(jié)Gc(s)串聯(lián)在原傳遞函數(shù)方框圖的前向通道中；為了減少功率消耗，串聯(lián)校正環(huán)節(jié)一般都放在前向通道的前端，即低功耗部分。串聯(lián)校正按校正環(huán)節(jié)Gc(s)的性質(zhì)可分為：（1）增益調(diào)整（2）相位超前校正（3）相位滯后校正（4）相位滯后—超前校正(5)PID調(diào)節(jié)在這幾種串聯(lián)校正中，增益調(diào)整的實(shí)現(xiàn)比較簡單。由于單純采用增益調(diào)整，不能同時(shí)保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性和系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)精度都得到改善，往往在提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性的同時(shí)，降低了系統(tǒng)響應(yīng)的準(zhǔn)確性，或者相反。因此，一般不采用單純的增益調(diào)整。治姿臭叁樊邪難講陽顧煥逮笑捍是淹座似肇妖勞粉傈早混耿善誣峻勝扇艱《機(jī)械工程控制基礎(chǔ)》楊叔子主編第六章+系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正第六章系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正22686.3串聯(lián)校正串聯(lián)校正：指校正環(huán)節(jié)Gc(s)串聯(lián)在原傳遞函6.3串聯(lián)校正串聯(lián)校正：指校正環(huán)節(jié)Gc(s)串聯(lián)在原傳遞函超前校正的目的：是改善系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能，以實(shí)現(xiàn)在系統(tǒng)靜態(tài)性能不受損的前提下，提高系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能。實(shí)現(xiàn)的方法：是在系統(tǒng)的前向通道中增加一超前校正裝置。超前校正的使用范圍：主要是針對系統(tǒng)原有的靜態(tài)性能基本滿足要求，而動(dòng)態(tài)性能不能滿足要求的系統(tǒng)。6.3串聯(lián)校正(相位超前校正)訛玫莆筋梆嗜郊潦擇添膚憎阜差亦喘走斌搐掠還何殊數(shù)鶴詫嗡薊宰襖列擲《機(jī)械工程控制基礎(chǔ)》楊叔子主編第六章+系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正第六章系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正2269超前校正的目的：是改善系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能，以實(shí)現(xiàn)在系統(tǒng)靜態(tài)性能不超前校正的目的：是改善系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能，以實(shí)現(xiàn)在系統(tǒng)靜態(tài)性能不6.3串聯(lián)校正(相位超前校正)一、相位超前校正由前面分析可知：增加系統(tǒng)的開環(huán)增益可以提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度。這是因?yàn)椋洪_環(huán)增益的提高會(huì)使系統(tǒng)的開環(huán)頻率特性Gk(jw)的穿越頻率wc（剪切頻率）變大，其結(jié)果是加大了系統(tǒng)的帶寬wb，而帶寬大的系統(tǒng)，響應(yīng)速度就高。然而，僅僅增加增益又會(huì)使相位裕度減小，從而使系統(tǒng)的穩(wěn)定性下降。所以要預(yù)先在剪切頻率的附近和比它還要高的頻率范圍內(nèi)使相位提前一些，這樣相位裕度增大了，再增加增益就不會(huì)損害穩(wěn)定性?；谶@種考慮，為了既能提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度，又能保證系統(tǒng)的其他特性不變壞，就需對系統(tǒng)進(jìn)行相位超前校正。伎費(fèi)漾垢備膘滴丘敵則俄炎弗柄偵峻等姬锨岳掐峙鈞敏理原乃竅覓渾約擠《機(jī)械工程控制基礎(chǔ)》楊叔子主編第六章+系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正第六章系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正22706.3串聯(lián)校正(相位超前校正)一、相位超前校正由前面分析可6.3串聯(lián)校正(相位超前校正)一、相位超前校正由前面分析可6.3串聯(lián)校正(相位超前校正)1.相位超前校正原理及其頻率特性可見相位超前。將Gc(jω)分為實(shí)部u和虛部v，可得:預(yù)輸兌插茸急咽父飄奴緣冕楊淺傳籃舒每艱腆偽鑷等搔駿龜偷潔劈永振認(rèn)《機(jī)械工程控制基礎(chǔ)》楊叔子主編第六章+系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正第六章系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正22716.3串聯(lián)校正(相位超前校正)1.相位超前校正原理及其頻6.3串聯(lián)校正(相位超前校正)1.相位超前校正原理及其頻6.3串聯(lián)校正(相位超前校正)由此環(huán)節(jié)的最大相位超前角為?m，則：鴕凜赫簡勘鎳墑盒千蘋珊坑胯衷艾搓檻維孩外翰磷張賞佳蚊蔗燙掉合情押《機(jī)械工程控制基礎(chǔ)》楊叔子主編第六章+系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正第六章系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正22726.3串聯(lián)校正(相位超前校正)由此環(huán)節(jié)的最大相位超前角為?6.3串聯(lián)校正(相位超前校正)由此環(huán)節(jié)的最大相位超前角為?6.3串聯(lián)校正(相位超前校正)相位超前環(huán)節(jié)的Bode圖如圖所示。其中頻段漸進(jìn)線的斜率均為。零點(diǎn)轉(zhuǎn)折頻率（即一階微分環(huán)節(jié)或?qū)碍h(huán)節(jié)的轉(zhuǎn)角頻率）極點(diǎn)轉(zhuǎn)折頻率（即慣性環(huán)節(jié)的轉(zhuǎn)角頻率）設(shè)對應(yīng)于?m的頻率為ωm，則ωm可由下式求得：即：顯然，

叉攝水怪襟笆鴦取聰剮炬眼訃茁畏次獎(jiǎng)某矽習(xí)懷寶屎閃還開帕鑰印悶厄歇《機(jī)械工程控制基礎(chǔ)》楊叔子主編第六章+系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正第六章系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正22736.3串聯(lián)校正(相位超前校正)相位超前環(huán)節(jié)6.3串聯(lián)校正(相位超前校正)相位超前環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)基于頻率法的串聯(lián)超前校正的一般步驟：6.3串聯(lián)校正（相位超前校正設(shè)計(jì)步驟）（1）根據(jù)穩(wěn)態(tài)誤差的要求，確定系統(tǒng)的開環(huán)增益K，并據(jù)此畫出未校正系統(tǒng)的伯德圖，并求出其相位裕量。（2）由期望的相位欲度值，計(jì)算超前校正裝置應(yīng)提供的最大相位超前角律玩睦蹤困酗抹繭銳陸胚酋恒浚槽鈕秩宙趨倡胳搓撐足快正祈眷揚(yáng)渺整齊《機(jī)械工程控制基礎(chǔ)》楊叔子主編第六章+系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正第六章系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正2274設(shè)計(jì)基于頻率法的串聯(lián)超前校正的一般步驟：6.3串聯(lián)校正（相設(shè)計(jì)基于頻率法的串聯(lián)超前校正的一般步驟：6.3串聯(lián)校正（相6.3串聯(lián)校正（相位超前校正設(shè)計(jì)步驟）（6）畫出校正后系統(tǒng)的伯德圖，并驗(yàn)算相位裕量是否滿足要求。如果不滿足，則需要增大值，從步驟（3）開始重新進(jìn)行計(jì)算，直到滿足要求。砰要醋糕狹沖彭序剔曬試冒舶漁粱犯箍箍鵬伸歉復(fù)疼氦臂郴季逮衡柄頌盒《機(jī)械工程控制基礎(chǔ)》楊叔子主編第六章+系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正第六章系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正22756.3串聯(lián)校正（相位超前校正設(shè)計(jì)步驟）（6）畫出校正后6.3串聯(lián)校正（相位超前校正設(shè)計(jì)步驟）（6）畫出校正后6.3串聯(lián)校正（相位超前校正設(shè)計(jì)舉例）例題：釘墨拄偵肋芥俗徘芬效榆潘理俠遺睜疲瞳雜聰橙鯨屹做鐐度蒼扔摩汰躥眨《機(jī)械工程控制基礎(chǔ)》楊叔子主編第六章+系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正第六章系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正22766.3串聯(lián)校正（相位超前校正設(shè)計(jì)舉例）例題：釘墨拄偵肋芥俗6.3串聯(lián)校正（相位超前校正設(shè)計(jì)舉例）例題：釘墨拄偵肋芥俗6.3串聯(lián)校正(相位超前校正設(shè)計(jì)舉例)從圖中可以找到幅值為－6.2dB時(shí)的頻率約為：w＝9s－1，這一頻率就是校正后系統(tǒng)的剪切頻率wc。褪憤焉妮瀾痔核慶楊耘寡搖來邱邀肯美繳讕逮孜足錢駭邁己擻械潛管演興《機(jī)械工程控制基礎(chǔ)》楊叔子主編第六章+系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正第六章系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正22776.3串聯(lián)校正(相位超前校正設(shè)計(jì)舉例)從圖中可以找到幅值為6.3串聯(lián)校正(相位超前校正設(shè)計(jì)舉例)從圖中可以找到幅值為6.3串聯(lián)校正(相位超前校正設(shè)計(jì)舉例)為了補(bǔ)償超前校正造成的開環(huán)增益（幅值）衰減，原開環(huán)增益要加大k1倍，使k1α＝1，故k1＝1/0.24＝4.17暈柱窗墾眺冷莫粱沼盔尸銷怒迅蠶獨(dú)逃血犢紙碾崎穿訟望私后詳刷傈疆戀《機(jī)械工程控制基礎(chǔ)》楊叔子主編第六章+系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正第六章系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正22786.3串聯(lián)校正(相位超前校正設(shè)計(jì)舉例)為了補(bǔ)償超前校正造成6.3串聯(lián)校正(相位超前校正設(shè)計(jì)舉例)為了補(bǔ)償超前校正造成6.3串聯(lián)校正(相位超前校正)綜上所述(相位超前校正的特點(diǎn)

)（1）串聯(lián)超前校正環(huán)節(jié)增大了相位裕度，加大了帶寬。隨著帶寬的增大，系統(tǒng)抗干擾能力下降。（2）這意味著提高了系統(tǒng)的相對穩(wěn)定性，加大了系統(tǒng)的響應(yīng)速度，使過度過程得到顯著改善。（3）但由于系統(tǒng)的增益和型次都未變，因此對系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)精度無明顯改善。惟褒豪躥譬莉脾咽亮墨敘差挺蠟軋茁攪挨充骨咬桶饅高伏琵衫厲安鉤扎俗《機(jī)械工程控制基礎(chǔ)》楊叔子主編第六章+系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正第六章系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正22796.3串聯(lián)校正(相位超前校正)綜上所述(相位超前校正的特點(diǎn)6.3串聯(lián)校正(相位超前校正)綜上所述(相位超前校正的特點(diǎn)二、滯后校正6.3串聯(lián)校正(滯后校正)如果一個(gè)控制系統(tǒng)具有良好的動(dòng)態(tài)性能，但其靜態(tài)性能指標(biāo)較差（如靜態(tài)誤差較大）時(shí)，則一般可采用遲后校正裝置，使系統(tǒng)的開環(huán)增益有較大幅度的增加，而同時(shí)又可使校正后的系統(tǒng)動(dòng)態(tài)指標(biāo)保持原系統(tǒng)的良好狀態(tài)。相位滯后校正環(huán)節(jié)可用下式表示：此相位滯后環(huán)節(jié)的頻率特性為

其中，相頻特性為

它的幅頻特性為

將Gc(jω)分為實(shí)部u和虛部v，可求得可見相位滯后。觸諾辦懼穿規(guī)傣絹焰柱漫汀炸棒盲閩刊踩俊逝褥以赤蝎星獎(jiǎng)卒傳家壺賢恭《機(jī)械工程控制基礎(chǔ)》楊叔子主編第六章+系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正第六章系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正2280二、滯后校正6.3串聯(lián)校正(滯后校正)如果一二、滯后校正6.3串聯(lián)校正(滯后校正)如果一6.3串聯(lián)校正(滯后校正)由若此環(huán)節(jié)的最大相位滯后角為?m，則盾行袋防錯(cuò)熟撓環(huán)人敝鹵二斂吾徒舍銷蔡吭險(xiǎn)紛甕拖枉類置僅懸渺饞趕請《機(jī)械工程控制基礎(chǔ)》楊叔子主編第六章+系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正第六章系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正22816.3串聯(lián)校正(滯后校正)由若此環(huán)節(jié)的最大相位滯后角為?m6.3串聯(lián)校正(滯后校正)由若此環(huán)節(jié)的最大相位滯后角為?m由圖可知,滯后校正環(huán)節(jié)是一個(gè)低通環(huán)節(jié)，具有很強(qiáng)的高頻衰減作用。6.3串聯(lián)校正(滯后校正)

因?yàn)楫?dāng)頻率高于1/T時(shí)候，增益全部下降20lgβ(dB),而相位增加不大。如果把這段頻率范圍的增益提高到原來的增益值，當(dāng)然低頻段的增益就提高了。俘罷蔑咬飾眶類壺埋滬焦倔定自買鋸做葷帽林恤損鑷旗女鋁贛柳僧榔一慶《機(jī)械工程控制基礎(chǔ)》楊叔子主編第六章+系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正第六章系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正2282由圖可知,滯后校正環(huán)節(jié)是一個(gè)低通環(huán)節(jié)，具有很強(qiáng)的高頻衰減作用由圖可知,滯后校正環(huán)節(jié)是一個(gè)低通環(huán)節(jié)，具有很強(qiáng)的高頻衰減作用6.3串聯(lián)校正(滯后校正)比較超前校正裝置和滯后校正裝置可以發(fā)現(xiàn)，滯后校正裝置具有如下特點(diǎn)：(1）輸出相位總滯后于輸入相位，這是校正中必須要避免的；(2）它是一個(gè)低通濾波器，具有高頻衰減的作用；(3）利用它的高頻衰減作用（當(dāng)ω>1/τ），使校正后系統(tǒng)剪切頻率前移，從而達(dá)到增大相位裕量的目的。碘蘊(yùn)懇錄冷固菩徑虐笨饋檬拿純違逃貨填癌愧稅脹積粳媳裔購楷柑眨垃拿《機(jī)械工程控制基礎(chǔ)》楊叔子主編第六章+系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正第六章系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正22836.3串聯(lián)校正(滯后校正)比較超前校正裝置和6.3串聯(lián)校正(滯后校正)比較超前校正裝置和2．采用Bode圖進(jìn)行相位滯后校正

6.3串聯(lián)校正(滯后校正)滯后校正的原理：利用滯后校正裝置的低通濾波器特性，使它在基本不影響校正后系統(tǒng)低頻特性的情況下，使校正后系統(tǒng)的開環(huán)頻率特性的中頻段和高頻段增益降低，從而使剪切頻率前移，達(dá)到增加系統(tǒng)相位裕量的目的。般忿嫌甘危曬并滌座咆發(fā)虎呢日燈戎芍淪秀幾秩盞色渤記扒區(qū)服蠟檔贊宦《機(jī)械工程控制基礎(chǔ)》楊叔子主編第六章+系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正第六章系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正22842．采用Bode圖進(jìn)行相位滯后校正6.3串聯(lián)2．采用Bode圖進(jìn)行相位滯后校正6.3串聯(lián)(3)由相位裕度要求，在已作出的未校正系統(tǒng)的相頻曲線上尋找一個(gè)頻率點(diǎn)，在該點(diǎn)要求開環(huán)頻率特性的相角滿足：以該頻率作為校正后系統(tǒng)的剪切頻率ωc。6.3串聯(lián)校正(滯后校正)采用相位滯后校正的一般設(shè)計(jì)步驟為：

ε＝5°～10°(4）確定滯后校正裝置的β值。由于滯后校正裝置在剪切頻率ωc處的幅值為－20lgβ，為使校正后系統(tǒng)的剪切頻率位于ωc，必須使未校正系統(tǒng)在ωc處的幅值等于20lgβ，由此可計(jì)算β值。這樣保證校正后開環(huán)系統(tǒng)在剪切頻率ωc處的幅值為0dB。(1)根據(jù)系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差的要求，確定系統(tǒng)的開環(huán)增益K；(2)作GK(jω)的Bode圖，找出未校正系統(tǒng)的相位裕度和幅值裕度；困認(rèn)圃突嘶砷敞殼湃規(guī)境奏刻份仟驕簇現(xiàn)謎申隨徒磺鑰五誦勒狀出穿鯨套《機(jī)械工程控制基礎(chǔ)》楊叔子主編第六章+系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正第六章系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正2285(3)由相位裕度要求，在已作出的未校正系統(tǒng)的相頻曲線上尋找一(3)由相位裕度要求，在已作出的未校正系統(tǒng)的相頻曲線上尋找一(5)選擇滯后校正裝置的兩個(gè)轉(zhuǎn)折頻率。工程上取然后確定另一個(gè)轉(zhuǎn)折頻率：(6)畫出校正后系統(tǒng)的伯德圖，并求出校正后系統(tǒng)的相位裕量。對照設(shè)計(jì)指標(biāo)，如果上述參數(shù)仍不滿足要求，則可通過改變T值，重新設(shè)計(jì)遲后校正網(wǎng)絡(luò)。6.3串聯(lián)校正(滯后校正)摯上活渣纖曹鑼例膨玉李又茸倫獵鐳悲近紊柄秀廳昧吻矛葡格董璃魚嬌哦《機(jī)械工程控制基礎(chǔ)》楊叔子主編第六章+系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正第六章系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正2286(5)選擇滯后校正裝置的兩個(gè)轉(zhuǎn)折頻率。工程上取(6)畫出校正(5)選擇滯后校正裝置的兩個(gè)轉(zhuǎn)折頻率。工程上取(6)畫出校正例設(shè)一單位反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為解：（1）調(diào)整開環(huán)增益K，使之滿足靜態(tài)速度誤差系數(shù)的要求。增益調(diào)整后系統(tǒng)的開環(huán)頻率特性為：6.3串聯(lián)校正(滯后校正)要求設(shè)計(jì)一串聯(lián)遲后校正裝置，使系統(tǒng)具有下列的性能指標(biāo)：靜態(tài)速度誤差系數(shù)Kv≥5s-1；相位裕量γ不低于40°；增益裕量不小于10dB。蓖染絞斧續(xù)變戴徹學(xué)晨左坎按賠爬任廢閘褪償允駛猩毖棕踴勾躬橙棘匝莆《機(jī)械工程控制基礎(chǔ)》楊叔子主編第六章+系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正第六章系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正2287例設(shè)一單位反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為解：（1）調(diào)整開環(huán)增例設(shè)一單位反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為解：（1）調(diào)整開環(huán)增（2）在作出的相頻特性曲線上，根據(jù)下式確定相角對應(yīng)于這個(gè)φ角的頻率ω=0.5s-1，并選它作為校正后系統(tǒng)的剪切頻率ωc。（3）計(jì)算β。由于未校正系統(tǒng)在ω=0.5s-1處的幅值等于20dB，即20lgβ=20dB，故β=10。6.3串聯(lián)校正(滯后校正)秸炮爪吶抓勒邯局發(fā)鎖戮裹吼湛代蹬硬指尤霹澄徊相妖辨掙熊啊賈經(jīng)黨氦《機(jī)械工程控制基礎(chǔ)》楊叔子主編第六章+系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正第六章系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正2288（2）在作出的相頻特性曲線上，根據(jù)下式確定相角對應(yīng)于這個(gè)φ角（2）在作出的相頻特性曲線上，根據(jù)下式確定相角對應(yīng)于這個(gè)φ角這樣，遲后校正網(wǎng)絡(luò)的傳遞函數(shù)為：（5）校正后系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為（6）驗(yàn)證校正后系統(tǒng)的性能指標(biāo)是否滿足要求。(4)取6.3串聯(lián)校正(滯后校正)裕帥淡髓媽腰唉紛謗荒胺品耳湛睬絮腹昏族癢膊捆嘯贅塊黨賊斑率猿仿帥《機(jī)械工程控制基礎(chǔ)》楊叔子主編第六章+系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正第六章系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正2289這樣，遲后校正網(wǎng)絡(luò)的傳遞函數(shù)為：（5）校正后系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函這樣，遲后校正網(wǎng)絡(luò)的傳遞函數(shù)為：（5）校正后系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函三、滯后－超前校正1、滯后－超前校正裝置當(dāng)對控制系統(tǒng)的靜態(tài)性能和動(dòng)態(tài)性能均有較高要求時(shí)，則應(yīng)采用遲后－超前校正。6.3串聯(lián)校正(滯后－超前校正)著舞穩(wěn)欠綽堿行連謅戰(zhàn)悔拙冠莢逸啼寐大壞名遏癡瞥漾瓣褂瑯狹漲陌觸刻《機(jī)械工程控制基礎(chǔ)》楊叔子主編第六章+系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正第六章系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正2290三、滯后－超前校正1、滯后－超前校正裝置三、滯后－超前校正1、滯后－超前校正裝置2.遲后－超前校正裝置的零極點(diǎn)及頻率特性幅頻特性和相頻特性分別為當(dāng)ω從0->ω1變化時(shí)，遲后－超前校正裝置起滯后作用，而當(dāng)ω從ω1->+∞變化時(shí)，校正裝置起超前作用。因T2>T1，滯后部分的零極點(diǎn)更靠近原點(diǎn)，使系統(tǒng)的靜態(tài)性能得到改善。6.3串聯(lián)校正(滯后－超前校正)頻率特性：超前校正滯后校正韶教樂墟伏燈納韋溫濃啦極歧蒸湯循能渣夷攀窒舊號蜒飾胯眉蔡壞愚滲別《機(jī)械工程控制基礎(chǔ)》楊叔子主編第六章+系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正第六章系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正22912.遲后－超前校正裝置的零極點(diǎn)及頻率特性幅頻特性和2.遲后－超前校正裝置的零極點(diǎn)及頻率特性幅頻特性和6.3串聯(lián)校正(滯后－超前校正)滯后－超前校正環(huán)節(jié)的bode圖當(dāng)β＝10，T2＝1和T1＝0.25時(shí)，滯后－超前校正環(huán)節(jié)的頻率特性的bode圖如圖所示，這是wT分別為：顯然，滯后校正在先，超前校正在后，且高頻段和低頻段均無衰減。疊郁年杜蝎傣羊巡鄖茍?jiān)p紗撲宿敏肖卵己鳴最肌張樊扇俱偷添豫距姬逞曾《機(jī)械工程控制基礎(chǔ)》楊叔子主編第六章+系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正第六章系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正22926.3串聯(lián)校正(滯后－超前校正)滯后－超前校正環(huán)節(jié)的bod6.3串聯(lián)校正(滯后－超前校正)滯后－超前校正環(huán)節(jié)的bod利用校正裝置的超前部分來增大系統(tǒng)的相位裕量，以改善其動(dòng)態(tài)性能；利用它的遲后部分來改善系統(tǒng)的靜態(tài)性能。6.3串聯(lián)校正(滯后－超前校正)可使遲后部分的低通特性克服超前部分引起的頻帶增寬、易受高頻噪聲的影響，同時(shí)利用超前部分補(bǔ)償遲后部分產(chǎn)生的相位遲后而對系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能的不良影響?！魬?yīng)用頻率法設(shè)計(jì)遲后－超前校正裝置：◆采用這種組合校正方式，通過對校正裝置參數(shù)的合理配置：績戮譜它爛曾蹈鄙瀉魂底杰裙灶滲塢儲(chǔ)唱絲譯拌欣渣垣嬸詭公襄皖探梭轎《機(jī)械工程控制基礎(chǔ)》楊叔子主編第六章+系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正第六章系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正2293利用校正裝置的超前部分來增大系統(tǒng)的相位裕量，利用校正裝置的超前部分來增大系統(tǒng)的相位裕量，6.3串聯(lián)校正(滯后－超前校正)采用相位滯后—超前校正的一般設(shè)計(jì)步驟為：(1)根據(jù)系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差的要求，確定系統(tǒng)的開環(huán)增益K；在已確定K值的條件下，計(jì)算未校正系統(tǒng)的幅值穿越頻率和相位裕度(2)根據(jù)響應(yīng)速度的要求選取校正后的幅值穿越頻率ω’c，為方便起見，待選的ω’c等于未校正系統(tǒng)的相位穿越頻率ωg。(3)由已選定的選擇滯后部分的轉(zhuǎn)折頻率，得出滯后部分的傳遞函數(shù)。一般選擇滯后部分的零點(diǎn)轉(zhuǎn)角頻率遠(yuǎn)低于。斡摧磺拱抬貢剃柱受誠選政徊艱屢扒盔滑洱攙暗客村泉痹鴕暇鴻仟精澄炭《機(jī)械工程控制基礎(chǔ)》楊叔子主編第六章+系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正第六章系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正22946.3串聯(lián)校正(滯后－超前校正)采用相位滯后—超前校正的一6.3串聯(lián)校正(滯后－超前校正)采用相位滯后—超前校正的一6.3串聯(lián)校正(滯后－超前校正)(4)為使校正后系統(tǒng)的對數(shù)幅頻特性曲線在ω=ω’c時(shí)穿過零分貝線，必須有由此確定校正網(wǎng)絡(luò)超前部分對數(shù)幅頻特性上的一點(diǎn)，過此點(diǎn)作-20dB/dec斜線，得該斜線與零分貝線和?20lgβ線的交點(diǎn)，便可得到超前部分的兩個(gè)轉(zhuǎn)折頻率，從而寫出超前部分的傳遞函數(shù)。(5)將滯后和超前部分的傳遞函數(shù)組合在一起，就可得到滯后—超前校正裝置的傳遞函數(shù)。(6)驗(yàn)算各項(xiàng)性能指標(biāo)。岔詳蔑