第7章 控制系统的综合与校正
自控原理课件 第7章-自动控制系统控制器及其校正与设计
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比例控制器另一作用是调整系统的开环放大 倍数，加快系统的响应速度。 考虑图7.14所示带有比例控制器校正的控制系 统，系统的闭环传递函数为
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可见，Kp 愈大，稳态精度愈高，系统的时间常 数τ＝T/(1+Kp )愈小，则系统响应速度愈快。 [例7.4]被控对象为一阶惯性的比例控制器控 制时SIMULINK仿真 如图7.15所示，一阶惯性环节为10/(5s+1) ，比例控制器增益为1时，系统输出为指数上升 形式。 如图7.16所示，被控对象不变，比例控制器 增益为10，系统输出仍为指数上升形式，输出与 输入不相等，仍为有差系统，但误差减小，且响 应速度加快，读者可计算验证。
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由图7.36可见，校正前原系统是O型系统(无积 分器）是有静差系统。校正后系统成为I型系统(含 有一个积分器)，在阶跃输入下能实现无静差，改 善了系统的稳态性能。校正前原系统相位裕量＝ 88º ，校正后相位裕量＝65，相位裕量是减小的， 意味着系统的超调量将增加，降低了系统的稳定 性。总之，采用PI校正，能改善系统的稳态性能， 而动态性能可能受到一定的影响。
第7章 自动控制系统控制器及其 校正与设计
本章主要讲述自动控制系统中常用的控制器 及其校正。在对自动控制系统分析后，发现系统 不能满足性能指标的要求，需要对系统进行改进， 在原有的系统中，有目的地增添一些装置和元件， 人为地改变系统的结构和性能，使之满足所要求 的性能指标，这种方法就称为校正。常用的校正 方法有串联校正、反馈校正和顺馈补偿。同时， 本章还简要叙述常用的工程上的设计方法。
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SIMULINK仿真结果如图7.20所示，输出波形 虽有振荡，但超调量减小，振荡次数减少，系统响 应得到了改善。 7．2．3 积分控制器(I)校正
华南理工大学网络教育自动控制原理-随堂练习答案
自动控制原理随堂练习第一章绪论答题： A. B. C. D.答题： A. B. C. D.答题： A. B. C. D.答题： A. B. C. D.答题： A. B. C. D.答题： A. B. C. D.A. B. C.A. B. C.A. B. C.A. B. C.答题：对. 错答题：对. 错答题： A. B. C. D. 答题： A. B. C. D. 答题： A. B. C. D. 答题： A. B. C. D.某系统的传递函数为，该传递函数有（答题： A. B. C. D.某典型环节的传递函数是，则该环节是（答题： A. B. C. D.已知系统的单位脉冲响应函数是，则系统的传递函数是（A. B. C. D.答题： A. B. C. D.答题： A. B. C. D.某系统的传递函数是，则该可看成由（答题： A. B. C. D.答题： A. B. C. D. 答题： A. B. C. D. 答题：对. 错答题：对. 错答题：对. 错．闭环极点为的系统．闭环特征方程为的系统．阶跃响应为的系统．脉冲响应为的系统答题： A. B. C. D.．最大超调量 D答题： A. B. C. D.已知二阶系统的传递函数是，则该系统属于答题： A. B. C. D.答题： A. B. C. D.已知系统的开环传递函数为，则其型别为（答题： A. B. C. D.已知系统的开环传递函数为，则该系统的开环增益为答题： A. B. C. D.若某负反馈控制系统的开环传递函数为，则该系统的闭环特征方程为． B．． D答题： A. B. C. D.某单位反馈系统的开环传递函数为，． B． C． D．答题： A. B. C. D.答题： A. B. C. D.系统在作用下的稳态误差，说明（．系统型别 B答题： A. B. C. D.答题： A. B. C. D. 答题： A. B. C. D. 答题： A. B. C. D.．最大超调量 DA. B. C.A. B. C.16.特征方程最靠近虚轴的根和虚轴的距离表示系统的稳定裕度，越大则系统的稳定性越低。
(完整版)自动控制原理课后习题及答案
第一章 绪论1-1 试比较开环控制系统和闭环控制系统的优缺点.解答：1开环系统(1) 优点:结构简单，成本低，工作稳定。
用于系统输入信号及扰动作用能预先知道时，可得到满意的效果。
(2) 缺点：不能自动调节被控量的偏差。
因此系统元器件参数变化，外来未知扰动存在时，控制精度差。
2 闭环系统⑴优点：不管由于干扰或由于系统本身结构参数变化所引起的被控量偏离给定值，都会产生控制作用去清除此偏差，所以控制精度较高。
它是一种按偏差调节的控制系统。
在实际中应用广泛。
⑵缺点：主要缺点是被控量可能出现波动，严重时系统无法工作。
1-2 什么叫反馈？为什么闭环控制系统常采用负反馈？试举例说明之。
解答：将系统输出信号引回输入端并对系统产生控制作用的控制方式叫反馈。
闭环控制系统常采用负反馈。
由1-1中的描述的闭环系统的优点所证明。
例如，一个温度控制系统通过热电阻（或热电偶）检测出当前炉子的温度，再与温度值相比较，去控制加热系统，以达到设定值。
1-3 试判断下列微分方程所描述的系统属于何种类型（线性，非线性，定常，时变）？（1）22()()()234()56()d y t dy t du t y t u t dt dt dt ++=+（2）()2()y t u t =+（3）()()2()4()dy t du t ty t u t dt dt +=+ （4）()2()()sin dy t y t u t tdt ω+=（5）22()()()2()3()d y t dy t y t y t u t dt dt ++= （6）2()()2()dy t y t u t dt +=（7）()()2()35()du t y t u t u t dt dt =++⎰解答： （1）线性定常 （2）非线性定常 （3）线性时变 （4）线性时变 （5）非线性定常 （6）非线性定常 （7）线性定常1-4 如图1-4是水位自动控制系统的示意图，图中Q1，Q2分别为进水流量和出水流量。
2021年注册公用设备工程师(暖通空调)基础考试题库
2021年注册公用设备工程师（暖通空调）《基础考试》题库【历年真题（部分视频讲解）＋章节题库＋模拟试题】目录•第一部分历年真题[部分视频讲解]o【公共基础（上午）】▪2020年注册公用设备工程师（暖通空调）《公共基础考试》真题及详解▪2019年注册公用设备工程师（暖通空调）《公共基础考试》真题及详解▪2018年注册公用设备工程师（暖通空调）《公共基础考试》真题及详解[部分视频讲解]▪2017年注册公用设备工程师（暖通空调）《公共基础考试》真题及详解[部分视频讲解]▪2016年注册公用设备工程师（暖通空调）《公共基础考试》真题及详解[部分视频讲解]▪2014年注册公用设备工程师（暖通空调）《公共基础考试》真题及详解[部分视频讲解]详解[部分视频讲解]▪2012年注册公用设备工程师（暖通空调）《公共基础考试》真题及详解[部分视频讲解]▪2011年注册公用设备工程师（暖通空调）《公共基础考试》真题及详解[部分视频讲解]▪2010年注册公用设备工程师（暖通空调）《公共基础考试》真题及详解[部分视频讲解]▪2009年注册公用设备工程师（暖通空调）《公共基础考试》真题及详解▪2008年注册公用设备工程师（暖通空调）《公共基础考试》真题及详解o【专业基础（下午）】▪2020年注册公用设备工程师（暖通空调）《专业基础考试》真题及详解▪2019年注册公用设备工程师（暖通空调）《专业基础考试》真题及详解▪2018年注册公用设备工程师（暖通空调）《专业基础考试》真题及详解▪2017年注册公用设备工程师（暖通空调）《专业基础考试》真题及详解详解▪2014年注册公用设备工程师（暖通空调）《专业基础考试》真题及详解▪2013年注册公用设备工程师（暖通空调）《专业基础考试》真题及详解[部分视频讲解]▪2012年注册公用设备工程师（暖通空调）《专业基础考试》真题及详解[部分视频讲解]▪2011年注册公用设备工程师（暖通空调）《专业基础考试》真题及详解[部分视频讲解]▪2010年注册公用设备工程师（暖通空调）《专业基础考试》真题及详解▪2009年注册公用设备工程师（暖通空调）《专业基础考试》真题及详解▪2008年注册公用设备工程师（暖通空调）《专业基础考试》真题及详解▪2007年注册公用设备工程师（暖通空调）《专业基础考试》真题及详解▪2006年注册公用设备工程师（暖通空调）《专业基础考试》真题及详解详解•第二部分章节题库o【公共基础（上午）】▪第一章高等数学▪第一节空间解析几何▪第二节微分学▪第三节积分学▪第四节无穷级数▪第五节常微分方程▪第六节线性代数▪第七节概率与数理统计▪第二章普通物理▪第一节热学▪第二节波动学▪第三节光学▪第三章普通化学▪第一节物质的结构与物质状态▪第二节溶液▪第三节化学反应速率及化学平衡▪第四节氧化还原反应与电化学▪第五节有机化学▪第四章理论力学▪第一节静力学▪第二节运动学▪第三节动力学▪第五章材料力学▪第一节拉伸与压缩▪第二节剪切与挤压▪第三节扭转▪第四节截面的几何性质▪第五节弯曲▪第六节应力状态与强度理论▪第七节组合变形▪第八节压杆稳定▪第六章流体力学▪第一节流体的主要物性与流体静力学▪第二节流体动力学基础▪第三节流动阻力与能量损失▪第四节孔口、管嘴和有压管道恒定流▪第五节明渠恒定流▪第六节渗流、井和集水廊道▪第七节相似原理与量纲分析▪第七章电气与信息▪第一节电磁学概念▪第二节电路知识▪第三节电动机与变压器▪第四节信号与信息▪第五节模拟电子技术▪第六节数字电子技术▪第八章计算机应用基础▪第一节计算机系统▪第二节信息表示▪第三节常用操作系统▪第四节计算机网络▪第九章工程经济▪第一节资金的时间价值▪第二节财务效益与费用估算▪第三节资金来源与融资方案▪第四节财务分析▪第五节经济费用效益分析▪第六节不确定性分析▪第七节方案经济比选▪第八节改扩建项目经济评价特点▪第九节价值工程▪第十章法律法规▪第一节中华人民共和国建筑法▪第二节中华人民共和国安全生产法▪第三节中华人民共和国招标投标法▪第四节中华人民共和国合同法▪第五节中华人民共和国行政许可法▪第六节中华人民共和国节约能源法▪第七节中华人民共和国环境保护法▪第八节建设工程勘察设计管理条例▪第九节建设工程质量管理条例▪第十节建设工程安全生产管理条例o【专业基础（下午）】▪第1章工程热力学▪ 1.1 基本概念▪ 1.2 准静态过程、可逆过程与不可逆过程▪ 1.3 热力学第一定律▪ 1.4 气体性质▪ 1.5 理想气体基本热力过程及气体压缩▪ 1.6 热力学第二定律▪ 1.7 水蒸气和湿空气▪ 1.8 气体和蒸汽的流动▪ 1.9 动力循环▪ 1.10 制冷循环▪第2章传热学▪ 2.1 导热理论基础▪ 2.2 稳态导热▪ 2.3 非稳态导热▪ 2.4 导热问题数值解▪ 2.5 对流换热分析▪ 2.6 单相流体对流换热及准则关联式▪ 2.7 凝结与沸腾换热▪ 2.8 热辐射的基本定律▪ 2.9 辐射换热计算▪ 2.10 传热与换热器▪第3章工程流体力学及泵与风机▪ 3.1 流体动力学基础▪ 3.2 相似原理和模型实验方法▪ 3.3 流动阻力和能量损失▪ 3.4 管路计算▪ 3.5 特定流动分析▪ 3.6 气体射流▪ 3.7 气体动力学基础▪ 3.8 泵与风机与网络系统的匹配▪第4章自动控制▪ 4.1 自动控制与自动控制系统的一般概念▪ 4.2 控制系统数学模型▪ 4.3 线性系统的分析与设计▪ 4.4 控制系统的稳定性与对象的调节性能▪ 4.5 控制系统的误差分析▪ 4.6 控制系统的综合和校正▪第5章热工测试技术▪ 5.1 测量技术的基本知识▪ 5.2 温度的测量▪ 5.3 湿度的测量▪ 5.4 压力的测量▪ 5.5 流速的测量▪ 5.6 流量的测量▪ 5.7 液位的测量▪ 5.8 热流量的测量▪ 5.9 误差与数据处理▪第6章机械基础▪ 6.1 机械设计的基本知识▪ 6.2 平面机构的自由度▪ 6.3 平面连杆机构▪ 6.4 凸轮机构▪ 6.5 螺纹连接▪ 6.6 带传动▪ 6.7 齿轮机构▪ 6.8 轮系▪ 6.9 轴▪ 6.10 滚动轴承▪第7章职业法规▪7.1 中华人民共和国建筑法▪7.2 中华人民共和国节约能源法▪7.3 中华人民共和国环境保护法▪7.4 中华人民共和国水污染防治法▪7.5 中华人民共和国固体废物污染环境防治法▪7.6 中华人民共和国招投标法▪7.7 中华人民共和国合同法▪7.8 民用建筑节能管理规定▪7.9 建设工程安全生产管理条例▪7.10 建设工程质量管理条例▪7.11 工程建设监理规定▪7.12 蒙特利尔议定书▪7.13 绿色建筑评价标准▪7.14 城镇燃气设计规范▪7.15 锅炉房设计规范▪7.16 特种设备安全监察条例▪7.17 通风与空调工程施工质量验收规范▪7.18 氢气站设计规范▪7.19 大气污染物综合排放标准▪7.20 氧气站设计规范▪7.21 地源热泵系统工程技术规范▪7.22 建设工程勘察设计管理条例▪7.23 建筑设计防火规范▪7.24 大气污染区综合排放标准▪7.25 压缩空气站设计规范▪7.26 安全防范工程技术标准▪7.27 工业金属管道工程施工规范•第三部分模拟试题o【公共基础（上午）】▪注册公用设备工程师（暖通空调）《公共基础考试》模拟试题及详解（一）▪注册公用设备工程师（暖通空调）《公共基础考试》模拟试题及详解（二）o【专业基础（下午）】▪注册公用设备工程师（暖通空调）《专业基础考试》模拟试题及详解（一）▪注册公用设备工程师（暖通空调）《专业基础考试》模拟试题及详解（二）内容简介本题库是2021年注册公用设备工程师（暖通空调）《基础考试》的题库，包括历年真题（部分视频讲解）、章节题库和模拟试题三大部分：（1）第一部分为历年真题（部分视频讲解）：本部分包含：①公共基础考试（上午）2008～2014、2016～2020年的考试真题，其中共有264道真题配有视频讲解；②专业基础考试（下午）2008～2011年、2013年、2016～2020年的考试真题，并给出了详尽的答案和解析，其中共有166道真题（2011～2013年）配有视频讲解。
燕山大学控制工程基础复习大纲
"控制工程基础"复习大纲一、教材《控制工程基础》，王益群，阳含和主编，机械工业出版社。
二、目的了解考生对本课程所涉及的基本概念、基本理论和基本方法的理解和掌握程度。
了解考生运用这些基本理论和基本方法分析实际工程中提炼出来的各种控制理论问题的能力和工程计算与设计能力。
三、基本内容1、绪论自动控制理论发展简况，反馈控制理论的研究对象和方法。
自动控制系统的基本概念、术语、自动控制系统的组成和分类，应用举例。
对自动控制系统的基本要求。
2、控制系统的数学模型数学模型的基本概念、表达方式，建模方法简述。
微分方程的列写，微分方程线性化的基本思想。
拉氏变换和拉氏反变换的简单回顾。
传递函数的概念及基本环节的传递函数。
控制系统的方框图及方框图的简化。
3、控制系统的时域分析控制系统的典型输入信号及时域响应指标。
一阶系统的瞬态响应及指标。
二阶系统的瞬态响应分析及二阶系统的瞬态响应指标。
高阶系统的瞬态响应的简单分析，闭环主导极点的概念。
4、控制系统的频率特性和根轨迹频率特性的基本概念，频率特性的两种主要表达方式：幅相频率特性、对数频率特性。
典型环节的频率特性。
最小相位系统的概念。
系统开环频率特性(奈奎斯特图和伯德图)的绘制。
系统辨识的概念及利用实测开环幅频特性确定系统的开环传递函数。
闭环频率特性及频域性能指标。
频域指标与时域指标的关系。
根轨迹的概念。
5、控制系统的稳定性分析稳定的概念、稳定的充要条件。
判断系统稳定性的代数判据及应用。
判断系统稳定性的几何判据及应用。
控制系统的相对稳定性。
影响系统稳定性的主要因素。
6、控制系统的稳态误差分析稳态误差的概念、定义、类型。
稳态误差的计算、减小稳态误差的基本方法。
7、控制系统的综合与校正控制系统校正的概念、校正的实质、校正的方法、校正装置的形式。
串联相位超前校正、相位滞后校正、相位滞后-超前校正装置及特性。
利用频率特性法确定串联校正装置的参数。
反馈校正、顺馈、前馈校正及复合控制简介。
自动控制系统—— 第7章-1 离散系统的基本概念
第7章 线性离散系统的 分析与校正
7.1离散系统的基本概念
1
7.1离散系统的基本概念 7.1.1 信号分类 7.1.2 采样控制系统 7.1.3 离散控制系统的特点 7.1.4 信号采样与保持
2
7.1离散系统的基本概念
7.1.1 信号分类 1）连续时间，连续幅度信号（CT signal），又称 为模拟信号（Analog Signal）
D/ A
对象
f (t)
反馈装置
2）A/D转换器：将连续信号转换为离散信号
采样间隔： T
采样频率：Leabharlann fs1 TT 2
fs 2
是采样角频率
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r(t) e(t)
e(kT) 数字 u(kT)
u1(t) 被控 c(t)
A/ D
计算机
D/ A
对象
f (t)
反馈装置
3）D/A转换器：将离散信号转换为连续信号
采样脉冲序列
采样的离散信号
1.5 e*(t) e(t)T (t)
13
采样信号为
e*(t) e(t)T (t) e(t) (t nT ) n0
e(t) 只在 t nT时取值，所以
e*(t) e(nT ) (t nT ) n0
采样定理： 若采样器的采样频率ωs大于或等于其输入
连续信号f(t)的频谱中最高频率ωmax的两倍,即 ωs≥ωmax，则能够从采样信号 f(t)中完全复现
离散信号中存在高频信号，一般在D/A转换 后需要加滤波器虑除高频噪声
4）计算机实现数字控制器
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数字控制系统的典型结构
r (t )
e(t )
e* (t)
u (t )
《机械工程控制基础》课后答案
目录第一章自动控制系统的基本原理第一节控制系统的工作原理和基本要求第二节控制系统的基本类型第三节典型控制信号第四节控制理论的内容和方法第二章控制系统的数学模型第一节机械系统的数学模型第二节液压系统的数学模型第三节电气系统的数学模型第四节线性控制系统的卷积关系式第三章拉氏变换第一节傅氏变换第二节拉普拉斯变换第三节拉普拉斯变换的基本定理第四节拉普拉斯逆变换第四章传递函数第一节传递函数的概念与性质第二节线性控制系统的典型环节第三节系统框图及其运算第四节多变量系统的传递函数第五章时间响应分析第一节概述第二节单位脉冲输入的时间响应第三节单位阶跃输入的时间响应第四节高阶系统时间响应第六章频率响应分析第一节谐和输入系统的定态响应第二节频率特性极坐标图第三节频率特性的对数坐标图第四节由频率特性的实验曲线求系统传递函数第七章控制系统的稳定性第一节稳定性概念第二节劳斯判据第三节乃奎斯特判据第四节对数坐标图的稳定性判据第八章控制系统的偏差第一节控制系统的偏差概念第二节输入引起的定态偏差第三节输入引起的动态偏差第九章控制系统的设计和校正第一节综述第二节希望对数幅频特性曲线的绘制第三节校正方法与校正环节第四节控制系统的增益调整第五节控制系统的串联校正第六节控制系统的局部反馈校正第七节控制系统的顺馈校正第一章自动控制系统的基本原理定义：在没有人的直接参与下，利用控制器使控制对象的某一物理量准确地按照预期的规律运行。
第一节控制系统的工作原理和基本要求一、控制系统举例与结构方框图例1．一个人工控制的恒温箱，希望的炉水温度为100C°,利用表示函数功能的方块、信号线，画出结构方块图。
图1人通过眼睛观察温度计来获得炉内实际温度，通过大脑分析、比较，利用手和锹上煤炭助燃。
比较图2例2．图示为液面高度控制系统原理图。
试画出控制系统方块图和相应的人工操纵的液面控制系统方块图。
解：浮子作为液面高度的反馈物，自动控制器通过比较实际的液面高度与希望的液面高度，调解气动阀门的开合度，对误差进行修正，可保持液面高度稳定。
第七章 控制系统的性能分析与校正
反馈的功能：
1、比例负反馈可以减弱为其包围环节的惯性，从 而将扩展该环节的带宽。
2、负反馈可以减弱参数变化对控制性能的影响。 3、负反馈可以消除系统不可变部分中不希望有的
特性。
X i(s)
n1
n2
控制器 校正
对象1
对象2
校正
校正
X 0(s)
反馈串联的联结形式
一、利用反馈校正改变局部结构和参数
❖ 1、比例反馈包围积分环节
1. 设火炮指挥系统如图所示，其开环传递函数
系统最大输出速度为2转/min ，输出位置的容许误差小于2/秒。 (1) 确定满足上述指标的最小k值，计算该k值下的相位裕度和幅值裕度。 (2) 前向通路中串联超前校正网络Gc (s)=(1+0.4s)/(1+0.08s)，试计算相位裕度。
G(s)
k
s(0.2s1)0 (.5s1)
反馈校正、顺馈校正和干扰补偿。
X i(s) ＋ E
－
校正 串联
放在相加点之后
此处往往是一个 小功率点
＋ 控制器
－
N
X 0(s)
对象
校正 反馈
可以放在 任意位置
7-3 串联校正
一、串联校正（解决稳定性 和快速性的问题，中频段）
Gc(s)
X 0(s) X i(s)
R2 R1 R2
令
R1C S 1
和被包围环节G1(s)全然无关，达到了以1/ Hc(s)取代G1(s)的效果 反馈校正的这种作用，在系统设计和高度中，常被用来改选不希望有的某些 环节，以及消除非线性、变参量的影响和抑止干扰。
例：设其开环传递函数
G(s)
k
s(0.2s1)0 (.5s1)
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第六章 控制系统的综合与校正
§6.2 串联校正装置的形式及其特性
相位滞后校正装置
4.滞后校正装置的网络实现
R1
C
R2
U i (s)
R3
R2
C
U o (s)
U i (s)
R1
R0
无源滞后校正网络
U o (s)
相位滞后－超前校正装置
3.滞后－超前校正装置的作用 单纯采用超前或滞后校正均只能改善系统瞬态或稳态一个方面的性 能。若未校正系统不稳定，且对校正后系统的稳态和瞬态都有较高要求 时，宜采用滞后-超前校正装置，利用校正网络中的超前部分改善系统瞬 态性能，而利用校正网络的滞后部分提高系统稳态精度。 4.超前校正装置的网络实现
第六章 控制系统的综合与校正
§6.1 概
述
校正方式
根据校正装置在系统中的位置，可分为三种。
反馈校正 从系统中某一环节引出反馈信号，通过校正装置 构成局部反馈回路，则称这种形式的校正为(局 部)反馈校正，又称并联校正。采用此种校正方 式时，信号是从高功率点流向低功率点，所以一 般采用无源网络。
R(s) 原有部分Go(s ) 校正装置Gc(s)
1 sin m 0 ，并由 (4) 令超前校正装置最大超前角 m 计 1 sin m 算 ；
(5) 计算校正装置在 m 处的增益 10 lg
伯德图曲线上增益为 10 lg 1 处的频率，此频率即为校正 后系统的剪切频率 c m；
第六章 控制系统的综合与校正
第六章 控制系统的综合与校正
C(s)
§6.1 概
述
校正方式
根据校正装置在系统中的位置，可分为三种。
复合校正 包括按给定量顺馈补偿的复合校正(图a)和按扰 动量前馈补偿的复合校正(图b)。这种复合校正 控制既能改善系统的稳态性能，又能改善系统 的动态性能。
校正装置 Gc2(s) R s)
(
校正装置 Gc2( s) Gf( s) C(s)
m是频率特性两个交接频率的几
m仅与
m arcsin
值越小，输 值有关，
1 1
10 20
c
20lgα
Hale Waihona Puke 出相位超前越多，但系统开环增益降， 且过网络后信号幅值衰减也越严重。 为了保持较高的系统信噪比，一般
40
20
0
m
实际中选用的 不小于0.07，通常选择
C1
U i (s) U i (s)
R1 C1 R2 C2
R1 R 2 C2
U o (s)
R0
U o (s)
无源滞后-超前网络
有源滞后-超前网络
第六章 控制系统的综合与校正
§6.2 串联校正装置的形式及其特性
PID调节器
在工业设备中，经常采用电子元件构成的组合型校正装置。由比 例(P-Proportional)单元，微分(D- Derivative)单元及积分(I-Integral)单元 构成，这三种单元可灵活组成PD(比例微分)，PI(比例积分)及PID(比例 积分微分)三种调节器(或称校正器)。 1.PD调节器 2.PI调节器 传递函数为 传递函数为
第六章 控制系统的综合与校正
§6-1概述 §6-2串联校正装置的形式及其特性 §6-3用频率特性法确定串联校正装置
§6-4反馈校正
§6-5复合校正
第六章 控制系统的综合与校正
§6.1 概
述
本章从控制的观点讨论系统的综合 与校正问题。主要考虑的是，当给定的 被控对象不能满足所要求的性能指标时， 如何对原已选定的系统增加必要的元件 或环节，使系统具有满意的性能指标， 即满足稳定、准确、快速性的要求，这 就是系统的综合与校正。
0.1 较为有利。
第六章 控制系统的综合与校正
§6.2 串联校正装置的形式及其特性
相位超前校正装置
3.超前校正装置的作用
主要是通过校正装置产生的超前相角，补偿原有系统过大的相 角滞后，即补偿系统开环频率特性在幅值穿越频率处的相角滞后， 以增加系统的相角稳定裕度，从而提高系统的稳定性，改善系统 的动态品质。
其作用有二，一是提高系统低频响应增益，减小系统稳态误差， 基本保持系统瞬态性能不变；二是滞后校正装置的低通滤波器特性， 或高频幅值衰减特性将使系统高频响应增益衰减，降低系统幅值穿越 频率，提高系统相角稳定裕度，以改善系统稳定性和某些瞬态性能。
注意：应避免使最大滞后相角发生在校正后系统的开环对数频率特性
有源滞后校正网络
第六章 控制系统的综合与校正
§6.2 串联校正装置的形式及其特性
相位滞后－超前校正装置
1.传递函数 2.伯德图
Gc ( s ) (1s 1)( 2 s 1) ( s 1/ 1 )( s 1/ 2 ) 1 1 ( 1s 1) 2 s 1 s s 1 2
1 1 1
由图可见， 由0增至 1 L( ) / dB
的频带中，此网络有滞
后的相角特性， 由 1 增至 的频带内，此
0
10
c
1
1
2
2
网络有超前的相角特
性，在 角为零。
1 处，相
20
0
20
1
第六章 控制系统的综合与校正
§6.2 串联校正装置的形式及其特性
第六章 控制系统的综合与校正
§6.1 概
述
校正方式
根据校正装置在系统中的位置，可分为三种。
串联校正 校正装置串联在前向通道中，这种联接方式简
单易现。为避免功率损失，串联校正装置通常放
在前向通道中能量较低的部位，多采用有源校正 网络构成。
R ( s) 校正装置 G c( s )
原有部分
C (s ) G o( s )
原有部分 Go(s)
校正装置 G c1( s)
R(s)
校正装置 G c1(s )
原有部分Go(s)
C(s)
(图a)
(图b)
第六章 控制系统的综合与校正
§6.2 串联校正装置的形式及其特性
根据串联校正装置所起作用的不同， 一般将校正装置分为相位超前校正装置、 相位滞后校正装置和相位滞后-超前校正 装置。
实质：
校正实质就是通过引入校正装置的零、极点，来改变整个系统的
零、极点分布，从而改变系统的频率特性或根轨迹的形状，使系统频率 特性的低、中、高频段满足希望的性能或使系统的根轨迹穿越希望的闭
环主导极点，即使得系统满足希望的动、静态性能指标要求。
第六章 控制系统的综合与校正
§6-1 概
述
控制系统的性能指标
静态指标
用系统的稳态误差或开环放大倍数 K 来描述。
动态指标
一种是时域指标，通常用调节时间 t s 和超调量
M p (或 p %)来描述；
另一种是频域指标，一般用开环系统的相角裕度
切频率) c 、幅值裕度 K g 来表示，或用闭环系统的谐振峰值
和幅值穿越频率(剪
Mr、
截止频率 b 和谐振频率
，并确定未校正系统
1
§6.3 用频率特性法确定串联校正装置
串联相位超前校正装置的确定
(6) 确定串联超前校正装置的转折频率，即由 m m 1 1 1 m ， 2 可得： 。为补偿超前校正网 络衰减的开环增益，放大倍数需要再提高 1 / 倍，进而 校正装置的传递函数为 G ( s ) s / 1 1 ；
L( ) / dB
2.伯德图 由于 1 ，所以校正网络输出
信号的相位迟后于输入信号。
1
最大滞后角 m 位于 1 / ( )与 1 /
的几何中心 m 1/ 处。 该网络实际是一低通滤波器， 它对低频信号基本没有衰减作 用，但能削弱高频噪声， 愈 大，抑制噪声能力愈强。通常 选择 10 左右。
第六章 控制系统的综合与校正
§6.2 串联校正装置的形式及其特性
相位超前校正装置
1.传递函数 2.伯德图
何中心。 最大超前相角
s zc s 1 s 1/ Gc ( s) s 1 s 1 /( ) s p c
L( ) / dB
0
1
1
m
1
§6.1 概
述
频率特性法设计校正装置主要通过伯德图进 行，分为分析法和期望频率特性法。
1.分析法
根据设计要求和原有系统特性，依靠分析和经验，首先
选择一种校正装置加入到系统中，然后计算校正后系统的品 质指标，如能满足要求，则可确定校正装置的结构和参数，
否则，重选校正装置进行计算，直到满足设计指标为止 。
0 10 20
m
1
20lg
1
c
0
20 40 60
m
第六章 控制系统的综合与校正
§6.2 串联校正装置的形式及其特性
相位滞后校正装置
3.滞后校正装置的作用
滞后校正适用于系统的动态品质满意但稳态精度差的场合， 或者用于系统的稳态精度差且稳定性也不好，而且对快速性要求 不高的场合。
设计步骤大致如下：
(1) 根据给定的系统稳态性能指标，确定系统的开环增益 K； (2) 绘制确定K值下的系统伯德图，并计算相角裕度 0 ；
第六章 控制系统的综合与校正
§6.3 用频率特性法确定串联校正装置
串联相位超前校正装置的确定