系统校正的概念
第六章自动控制原理自动控制系统的校正
第六章自动控制原理自动控制系统的校正自动控制原理是指通过一系列的传感器、执行器和控制器等装置，对待控制对象进行检测、判断和调节，以实现对系统的自动调控和校正。
在自动控制系统中，校正是一个重要的环节，对于确保系统的稳定性、准确性和可靠性具有至关重要的作用。
接下来，本文将简要介绍自动控制系统的校正方法和重要性。
首先，自动控制系统的校正主要包括以下几个方面：1.传感器校正：传感器作为自动控制系统中的重要组成部分，负责将物理量转化为电信号进而进行处理。
传感器的准确性直接影响着系统的测量和控制效果，因此需要对传感器的灵敏度、精度和线性度等进行校正，以提高系统的测量准确性。
2.执行器校正：执行器主要负责将控制信号转化为物理动作，控制系统的输出效果依赖于执行器的准确性和稳定性。
因此，需要对执行器的响应速度、灵敏度和动态补偿等进行校正，以确保系统的控制精度和稳定性。
3.控制器校正：控制器是自动控制系统的核心部分，负责对传感器数据进行处理和判断，并生成相应的控制信号。
对于不同类型的控制器，需要根据系统的需求和特点进行各种参数的校正和调整，以保证系统的控制效果。
4.系统校正：系统校正是指对整个自动控制系统进行整体的校准和调整。
由于控制系统中存在着多种参数和输入信号，这些参数和信号之间的相互作用会对系统的控制效果产生影响。
因此，需要对系统的整体参数进行校正，以确保系统的稳定性和性能达到预期的要求。
其次，自动控制系统的校正具有以下几个重要性：1.提高系统的准确性：通过对传感器、执行器和控制器进行校正，可以消除误差、降低噪声的影响，提高系统的测量和控制准确性。
这对于一些对测量和控制精度要求较高的系统而言尤为重要，如飞行器、自动化生产线等。
2.提高系统的稳定性：通过对控制器和系统参数的校正和调整，可以改善系统的阻尼特性和相应速度，增强系统的稳定性和快速响应能力。
这对于一些需要频繁变动的系统而言尤为重要，如电力系统、机械运动系统等。
控制工程基础- 第6章 控制系统校正
arctan 1 2
tr
n 1 2
tp
n
1 2
ts
3
n
或4
n
% exp( ) 100%
1 2
控制工程基础
控制系统校正的基本概念
二阶系统的频域性能指标
c n 1 4 4 2 2
arctan
2
1 4 4 2 2
p n 1 2 2
1
Mp
2
1 2
b n 1 2 2 2 4 2 2 4
控制工程基础
控制系统校正的基本概念
(2) 滞后校正装置 校正装置输出信号在相位上落后于输入信号，即
校正装置具有负的相角特性，这种校正装置称为滞后 校正装置，对系统的校正称为滞后校正(积分校正)。 主要改善系统的静态性能。 (3) 滞后-超前校正装置
若校正装置在某一频率范围内具有负的相角特性， 而在另一频率范围内却具有正的相角特性，这种校正 装置称滞后-超前校正装置，对系统的校正称为滞后超前校正(积分-微分校正)。
2. 频域性能指标
(1) 开环频域指标
开环截止频率ωc (rad/s) ； 相角裕度γ；
幅值裕度Lg 。 (2) 闭环频域指标
谐振频率ωp ； 谐振峰值 Mp ；
频带宽度ωb。
控制工程基础
控制系统校正的基本概念
3. 各类性能指标之间的关系 各类性能指标是从不同的角度表示系统的性能，它们之间
存在必然的内在联系。对于二阶系统，时域指标和频域指标之 间能用准确的数学式子表示出来。它们可统一采用阻尼比ζ和 无阻尼自然振荡频率ωn来描述。 二阶系统的时域性能指标
经变换后接入系统，形成一条附加的、对干扰的影响进 行补偿的通道。
控制工程基础
控制工程基础：第五章 系统校正
PD控制的作用（特点）
L()
1. 某系统的开环频率特 性——Bode图如图所示。
2. 加相位超前校正。
系统的频率特性发生变化。
60
[20]
40
20
0
( ) 900
[20] [40]
c
[40]
c
[60]
3. 对系统性能的影响
00
(1)改善了系统的动态性能(幅 900
值穿越频率ωc 增大，过渡过程1800
X
i
(s)
(
s)
Gc (s)
U(s)
G(s)
B(s)
H (s)
X 0 (s)
若按控制器与系统 的组成关系，此控制 方式为串联校正。
xi (t)
比例
积分
微分
测量变送
被控对象
x0 (t)
PID控制器是一种线 性控制器。它将偏差的比
例、积分和微分通过线性
组合构成控制量，对被控
对象进行控制。
一、PID控制规律
TD s)
40 20
(1
1 Ti s
TDs)
Ti
s
1 TiTDs2 Ti s
0
1
( )
Ti
1 TD
k(1s 1)( 2s 1) 900
Ti s
00
iD
即：由比例、积分、一阶微 900
分 (2个)环节组成。
由此可见：在低频段，PID控制器主要起积分控制作用， 改善系统的稳态性能；在高频段主要起微分控制作用，提高 系统的动态性能。
§5.1 概述
例如：在车削螺纹时，要求主轴与刀架有严格的运动关系。
主轴转1转→刀架移动一定距离
控制系统校正与整定
控制系统校正与整定控制系统校正与整定是指对已建立的控制系统进行参数调整和优化，以实现系统的稳定性、精度和性能要求。
它是控制系统工程中非常重要的一环，对于保证系统的正常运行和性能提升具有决定性的影响。
一、校正和整定的定义在控制系统中，校正和整定是指调整参数以满足设计要求和性能指标的过程。
校正是针对系统的输出信号与期望信号之间的差异进行调整，以减小误差。
整定则是通过调整控制器的参数，使系统的输出与期望信号更加接近。
二、校正与整定的重要性1. 改善系统的稳定性：校正与整定可以消除系统中的各种误差和不稳定因素，提高系统的稳定性和抗干扰能力，确保系统能够按照预期运行。
2. 提高系统的精度：校正与整定可以通过调整系统参数，提高系统响应速度和精度，降低系统的超调和震荡。
3. 优化系统的性能：校正与整定可以针对不同的反馈、前馈和控制结构，实现系统的最佳性能。
通过优化系统参数，可以使系统的性能指标达到最优。
4. 降低维护成本：经过校正和整定的控制系统，稳定性和精度都得到了提高，从而降低了系统故障的概率，减少了维护成本和人工调试的时间。
三、校正与整定方法1. PID校正方法：PID控制器是常用的控制器类型，其参数校正方法主要包括手动整定、经验整定和自整定等。
- 手动整定：根据系统的动态特性和响应曲线，通过试错法调整P、I和D三个参数，使系统的性能达到最佳。
- 经验整定：根据已有的经验规则和公式，根据系统的性能指标选择合适的参数组合，进行校正。
- 自整定：利用自适应控制算法和模型辨识技术，实时依据系统的响应曲线和误差进行参数调整。
2. 频率响应方法：该方法是基于频率特性的校正方法，通过对系统的幅频和相频特性进行分析和评估，进行校正和整定。
- Bode图法：通过绘制系统的振幅-频率和相位-频率曲线来评估系统的性能，并进行校正和优化。
- 极点配置法：通过对系统的闭环极点位置进行分析和设计，调整相应的参数以优化系统性能。
3. 系统辨识方法：该方法通过对系统的输入输出数据进行分析、建模和参数识别，实现对系统的校正和整定。
校正
第七章 校正 一、名词解释1、校正概念----在工程实践中，由于控制系统的性能指标不能满足要求，需要在系统中加入一些适当的元件或装置去补偿和提高系统的性能，以满足性能指标的要求。
这一过程我们称为校正。
2、校正元件--------为保证控制系统的控制性能达到预期的性能指标要求，而有目的地增添的元件，称为控制系统的校正元件3. 前馈校正----将干扰量作为前馈信号引入，从而可以消除干扰量对输出的影响。
其本身为一种开环控制方式。
4、如果对系统时域性能指标进行校正时，通常用根轨迹法来设计；如果对系统频域性能指标进行校正时，通常用频率特性法来设计。
二、简答：1、超前校正如何改善系统性能？超前校正利用其超前相位增加相角裕度，改善系统的稳定性。
另一方面，超前校正在幅频特性上提高高频增益，使系统的剪切频率增加，展宽系统的频带，合系统的响应速度加快。
2、反馈校正有哪几种作用：1). 利用反馈改变局部结构、参数 2). 利用反馈削弱非线性因素的影响 3). 反馈可提高对模型扰动的不灵敏性 4). 利用反馈可以抑制干扰3、串联校正有哪些分类？控制规律是什么？串联校正可以分为超前校正、滞后校正，滞后-超前校正，这些串联校校正装置实现的规律是常采用比例、微分、积分等基本控制规律，或是这些基本控制规律的组合 。
例如：比例微分PD---超前、比例积分PI---滞后、比例积分微分PID---超前-滞后校正。
4、试比较串联校正与反馈校正的性能。
串联校正比反馈校正容易设计，结构简单，成本低，且容易实现。
反馈校正一般要用测速发电机，故成本高。
串联滞后校正由于积分充放电时间长，使系统由某种干扰容易引起“慢爬现象”，而速度微分反馈校正可解决此问题。
串联超前校正抗干扰能力差，而速度反馈相当于串联超前校正，但抗干扰能力强。
反馈校正可使系统低速平稳性好。
反馈校正还可以在需要的频段内，消除不需要的特性，抑制参数变化对系统性能的影响，而串联校正无此特性。
第五章 控制系统的校正
上页所示的PID表达式(6.1)即是通常所说的常规PID控制器。 常规PID控制器可以采用多种形式进行工作。主要有以下几种,分 别称为：
u(t ) k p e(t ) 比例控制器： 1 t 比例-积分控制器： u (t ) k p (e(t ) e(t )dt) Ti 0 de (t ) ) 比例-微分控制器：u (t ) k p (e(t ) Td dt 1 t de(t ) u (t ) k p (e(t ) e(t )dt Td ) 比例-积分-微分控制器： 0 Ti dt 在某些特殊的情况下，PID控制器可以进行适当的变形，以 适应系统控制的要求。这些控制器称为变形的PID控制器。比如， 积分分离PID控制器，变速PID控制器，微分先行PID控制器，抗 饱和PID控制器，Fuzzy PID控制器等形式。
kc (s 1)
k1 s(T1s 1)(T2 s 1)
C(s)
PD校正后： 1、相对稳定性提高； 2、穿越频率增大，系统的快速性提高； 3、系统的高频增益增大，易引入高频干扰； 4、对稳态精度不产生直接影响。
14
三、比例-积分(PI)校正（相位滞后校正）
Gc R(s) _ G1
(T s 1) kc c Tc s
2
1、串联校正方式
将校正装置串联在反馈控制系统的前向通道中。
校正装置的作用：实现各种控制规律，以改善控 制系统的性能，因此常称为控制器。
Xi ( s )
+ -
校正环节
Gc ( s)
H(s) G 2( s) Xo ( s)
3
2、反馈校正方式
将校正装置接于局部反馈通道中构成。
优点：可大大提高系统的相对稳定性，有效削 弱非线性因素的不良影响，降低系统对参数变 化的敏感度，显著改善系统抑制扰动的能力。
第六章系统校正
第六章系统校正第六章系统校正系统校正在各个领域中扮演着至关重要的角色。
它通过对系统的精确调整和纠正，保证了系统的准确性、稳定性和可靠性。
本文将探讨系统校正的概念、目的、方法以及在不同领域中的应用。
一、概念和目的系统校正是指对系统中的各个要素进行调整和纠正，使其达到预期的目标和规范。
系统可以是任何有组成部分的整体，例如机械系统、电子系统、网络系统等。
校正的目的是通过对系统的调整，消除误差、偏差和不稳定性，从而提高系统的性能和可靠性。
二、方法在进行系统校正之前，需要先确定校正的目标和标准。
然后，根据系统的性质和要求选择合适的校正方法。
下面介绍几种常见的校正方法。
1. 跟踪校正跟踪校正是一种实时的校正方法，它通过对系统的输出进行持续的监测和调整，使输出保持在预期的范围内。
这种方法适用于实时性要求高的系统，如自动控制系统和通信系统。
2. 零点校正零点校正是对系统的初始状态进行调整，使系统在没有输入时保持在零点或预定的初始状态。
这种方法适用于需要精确以零为基准的系统，如称重仪器和测量仪表。
3. 比较校正比较校正是将系统的输出与参考标准进行比较，通过调整系统的参数使输出与标准一致。
这种方法适用于需要与外界标准对比的系统，如温度控制系统和光学测量系统。
4. 多点校正多点校正是通过对系统多个点进行校正，从而提高整个系统的精度和稳定性。
这种方法适用于需要在不同工作条件下保持稳定性的系统，如环境监测系统和能源管理系统。
三、应用领域系统校正在各个领域中都有广泛的应用。
以下列举几个常见的应用领域。
1. 工业制造在工业制造过程中，各种机械设备和生产线需要经过定期的校正，以确保其准确性和稳定性。
例如，汽车制造中的机器人系统需要进行校正，以保证其精确的动作和位置控制。
2. 电子通信在电子通信领域，无线电设备、卫星导航系统和电信网络都需要进行系统校正，以消除干扰和提高信号质量。
校正可以帮助提高通信的可靠性和传输速度。
3. 医疗诊断医疗诊断设备如X射线机、核磁共振仪等需要经过精确的校正，以确保其测量结果的准确性。
第6章自动控制系统的校正
比例，积分、微分(PID)调节器（相位滞后-超前校正）
PID调节器
R(s)
E (s)
Kp
KI
M (s)
G0 (s)
C (s)
s
KDs
PID调节器的运动方程为：
de(t) m(t) K p e(t) K I e(t)dt K D dt
写成传递函数形式
K Ds 2 K ps K I KI M(s) G e (s) Kp K Ds E(s) s s
式中 KC=R1/R0 ——比例放大倍数 T1=R1C1——积分时间常数
PI调节器的Bode图
其Bode图如图所示。从图可见， PI 调节器提供了负的相位角，所 以 PI 校正也称为滞后校正。并且 PI 调节器的对数渐近幅频特性在 低频段的斜率为-20dB/dec。因而 将它的频率特性和系统固有部分 的频率特性相加，可以提高系统 的型别，即提高系统的 稳态精度 。
6.1.2 有源校正装置 有源校正装置是由运算放大器组成的调节器。有 源校正装置本身有增益，且输入阻抗高，输出阻抗低， 所以目前较多采用有源校正装置。缺点是需另供电源。
有源校正装置
6.2 串联校正 6.2.1 比例(P)校正
RS
比例校正GC(S) 系统固有部分G1(S)
35 s0.3s 10.01s 1
第6章 自动控制系统的校正
一、校正的概念
当控制系统的稳态、静态性能不能满足实 际工程中所要求的性能指标时，首先可以考虑 调整系统中可以调整的参数；若通过调整参数 仍无法满足要求时，则可以在原有系统中增添 一些装置和元件，人为改变系统的结构和性能， 使之满足要求的性能指标，我们把这种方法称 为校正。增添的装置和元件称为校正装置和校 正元件。系统中除校正装置以外的部分，组成 了系统的不可变部分，我们称为固有部分。
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系统校正的概念
系统校正是指对系统的输出进行修正和改进的过程，以提高系统的准确性、可靠性和性能。
在计算机科学中，系统校正是指通过使用算法和技术来纠正和优化计算机系统的错误、偏差和噪声，以使系统输出更加准确和可靠。
系统校正可以应用于各种领域，包括自然语言处理、机器学习、计算机视觉和多媒体处理等。
在自然语言处理领域，系统校正的目标是改进自动语音识别（Automatic Speech Recognition，ASR）和机器翻译（Machine Translation，MT）等任务的性能。
自动语音识别系统通常存在误识别、漏识别和乱序等问题，而机器翻译系统可能会产生语法错误、歧义和不通顺的翻译。
通过系统校正，可以减少这些错误并提高系统的性能和可用性。
系统校正的方法可以分为两种：有监督学习和无监督学习。
有监督学习是指利用已标注的训练数据来训练系统校正模型，然后使用该模型对新的输入进行校正。
无监督学习则是在没有标注数据的情况下直接从数据中学习校正模型。
这两种方法各有优劣，具体选择哪种方法取决于具体的应用场景和数据情况。
在有监督学习中，常用的方法是使用统计模型或机器学习算法来训练校正模型。
统计模型，如隐马尔可夫模型（Hidden Markov Model，HMM）和条件随机场（Conditional Random Fields，CRF），可以对识别或翻译过程中的错误和偏差进行建模，并通过学习调整模型参数来校正系统的输出。
机器学习算法，如支持向量机（Support Vector Machines，SVM）和深度学习网络，可以通过
训练大量的输入输出样本来学习模型的映射关系，从而实现系统校正。
无监督学习中的系统校正方法则主要依赖于无监督的统计建模和概率推断技术。
例如，可以使用自动编码器（Autoencoder）来学习输入数据的特征表示，然后使用这些特征来改善系统的输出。
也可以使用潜在语义分析（Latent Semantic Analysis，LSA）或主题模型（Topic Model）等方法来将输入数据映射到语义空间，从而更好地理解和校正系统的输出。
除了有监督学习和无监督学习，还可以使用半监督学习和增强学习等方法来进行系统校正。
半监督学习利用有限的标注数据和大量的未标注数据来训练模型，从而减少标注数据的需求。
增强学习则是通过与环境的交互来优化系统的输出，它通过从环境中获得的反馈信息来调整系统的行为，以使得系统的输出最大化预设的性能指标。
系统校正在实际应用中具有广泛的应用价值。
例如，在语音识别系统中，系统校正可以提高识别准确度，减少错误识别率，从而提供更好的用户体验。
在机器翻译系统中，系统校正可以改进翻译质量，使得翻译结果更加准确、通顺和自然。
在多媒体处理领域，系统校正可以提高图像和视频处理的准确性和鲁棒性，使得图像识别、目标跟踪和图像生成等任务更加可靠和有效。
综上所述，系统校正是提高计算机系统准确性、可靠性和性能的重要技术。
通过使用各种算法和技术，如有监督学习、无监督学习、半监督学习和增强学习，可
以对系统的输出进行修正和改进，从而实现更好的系统性能和用户体验。
系统校正在各个领域都有广泛的应用，对于提高计算机系统的功能和效果具有重要意义。