控制工程基础 第7章 控制系统的性能分析与校正
2
1.1 M r 1.8
4~9 ts ωc
100M r 1 M p(%) 50 M r 1
2000 M p(%) 20 γ
M r 1.25 M r 1.25
64 16h M p (%) h 1 M p 64 或 h M p 16
ω 3
1
ω
ω 1
ω 2
ω c
h
-0 4
γ 180 90 arctg ωc T1 arctg ωc T2 arctg ωc T3 1 arctg arctg ωc T2 arctg ωc T3 ωc T1
K jT2 1 G jωH jω jω jT1 1 jT3 1
K2 s Tm s 1 TmT f s 2
T s 1T s 1 T K K K T s 1
m 2 j f f
则对应串联校正
G j s
TmT f s 2 Tm K 2 K j K f T f s 1
Tm s 1T f s 1
可见，测速机反馈校正相当于串联校正中的 PD校正（即超前校正）。
1 Tm s 1 1 K2 Kc G j s 1 Tm s 1 1 K2 Kc
对于位置控制系统加速度计反馈校正，如下 图
s
i s
K1
U s
K2 Tm s 1
Kf T f s 1
T2 T3 ຫໍສະໝຸດ 1 该系统比典型形式相角裕量增加 arctg ， ωc T1
系统闭环后相对稳定性更好。一般
ωc ω1
ω1 1 1 Δγ arctg ωc T1 ωc T1 ωc
ω2 ωc ωc ω2ωc ω2 Lω1 20lg 40lg 20lg 20lg 20lg 2 ω ω2 ω1 ω2 ω1 1 或 K Lω1 20lgK 20lgω1 20lg ω1
在随动系统和调速系统中，转速、加速度、 电枢电流等，都是常用的反馈变量，而具体 的反馈元件实际上就是一些测量传感器，如 测速发电机、加速度计、电流互感器等。 从控制的观点来看，反馈校正比串联校正 有其突出的特点，它能有效地改变被包围环 节的动态结构和参数；另外，在一定条件下， 反馈校正甚至能完全取代被包围环节，从而 可以大大减弱这部分环节由于特性参数变化 及各种干扰给系统带来的不利影响。
可见，K越大，I越小。所以从使I减小的角度 看，K值选得越大越好。
2．误差平方积分性能指标
I e t dt
0
2
两种主要校正方式
见光盘课件第七章第三节
反馈校正
反馈校正可理解为现代控制理论中的状态 反馈，在控制系统中得到了广泛的应用，常 见的有被控量的速度反馈、加速度反馈、电 流反馈、以及复杂系统的中间变量反馈等。
可见，加速度计反馈校正相当于串联校正中 的PID校正（即超前-滞后校正）。
系统最优模型
见光盘课件第七章第五节
-40 -20
ω3 ω2 ωc
ω
h
-40
高阶最优模型
下图所示典型三阶系统，也叫典型Ⅱ型 系统，其开环传递函数为
K T2 s 1 G s H s 2 s T3 s 1 K jT2 1 G jωH jω jω2 jT3 1
如果在的频段 M 内，逐个频率区域给 出了误差的要求，即可按上述原则求出各个 频率下最低的开环增益
G j M
这样，就可以画出工作频段的增益禁区，即 幅频特性应高于这个区域，才能保证复现频 带及工作频段内的误差。
1
由于控制系统各个部件通常存在一些小时间 常数环节，致使高频段呈现出-60dB／dec.甚 至更陡的形状，见下图。其开环传递函数为 K T2 s 1 G s 2 s T1s 1T3 s 1 所谓高频区，是指角频率大于 3 的区域。高 频区伯德图呈很陡的斜率下降有利于降低噪 声，也就是控制系统应是一个低通滤波器。 高频段有多个小惯性环节，将对典型高阶模 型的系统的相位裕度产生不利的影响，使原 来的相角裕度降低。
围称为系统的闭环带宽。
闭环频域指标
综合性能指标（误差准则）
1．误差积分性能指标 对于一个理想的系统，若给予其阶跃输入， 则其输出也应是阶跃函数。实际上，这是不可能 的，在输入、输出之间总存在误差，我们只能是 使误差e（t）尽可能小。下图（a）所示为系统 在单位阶跃输入下无超调的过渡过程，其误差示 于下图（b）。
-40 -20
ω3
ω
1
ω2
ωc
h
-40
为便于分析，再引入一个变量h,
T3 h称为中频宽。在一般情况下， 是调节对象 T2 和K可以变动。 的固有参数，不便改动，只有 T2 改变，就相当于改变了h。当h不变，只改动 K时，即相当于改变了 值。因此对典型Ⅱ型 c 系统的动态设计，便归结为h和 这两个参量 c 的选择问题, h越大系统相对稳定性越好 ； 越大则系统快速性越好 。 c 由上图可知，如果知道了K值及h值，可得到
在无超调的情况下，误差e（t）总是单调的， 因此，系统的综合性能指标可取为
I et dt
0
式中，误差 et x or t x o t x i t x o t
因 E s et e st dt
0
所以
I lim et e dt lim E s
例：已知某闭环系统给定性能指标为 ， t s 0.19s 相角裕量为45°，试设计系统开环对数幅频 特性中频段的参数。 解： 1 1
sinγ sin45 M r 1 1.4 1 h 6 M r 1 1.4 1 Mr
1.4
π 2 1.5M r 1 2.5M r 1 ωc 50rad/s ts
K1 s H s T1 s 1
i s
K1
U s
K2 Tm s 1
Kcs
s
1 s
o s
则对应串联校正
K2 K2 θ o s sTm s 1 1 K2 Kc K2 U s 1 1 K c s s 1 K K Tm s 1 s Tm s 1 2 c 1 Tm s 1 K2 1 K2 Kc 1 s Tm s 1 Tm s 1 1 K2 Kc
2
ω2ωc K 2 ω1 ω1 ω2ωc ω1 K
按照上式选取 ω1 ，可保证所要求的静态放大 倍数，进而保证系统的稳态误差。
设在复现频率处，系统的允许误差为Δ， 则根据频率特性定义，在该频率下系统的开 环增益应满足下式
1 1 G j M 或 1 ， G j M G j M 1
位置的微分反馈是将位置控制系统中被包 围的环节的速度信号反馈至输入端，故常称 2 速度反馈（如果反馈环节的传递函数是 K1 s， 则称为加速度反馈）。 速度反馈在随动系统中使用得极为广泛， 而且在改善快速性的同时，还具有良好的平 稳性。当然实际上理想的微分环节是难以得 到的，如测速发电机还具有电磁时间常数， 故速度反馈的传递函数可取为
h1 Mr h 1
Mr 1 或h Mr 1
ω3 M r 1 2h ωc Mr h1 ωc Mr h1 ω2 M r 1 2 π 2 1.5M r 1 2.5M r 1 ts ωc 3 .5 1 ts 8 / ω c 2 c
二、开环频域指标
c ——开环剪切频率（rad／s）；
γ°——相位裕量；
K g ——幅值裕量；
Kp
Kv
——静态位置误差系数；
——静态速度误差系数；
K a ——静态加速度误差系数。
三、闭环频域指标： r ——谐振角频率； Amax M M r ——相对谐振峰值， r A0 ，当A（0） =1时，Amax 与 M r 在数值上相同； M ——复现频率，当频率超过，输出就不 能“复现”输入，所以，0~ M 表示复现低 频正弦输入信号的带宽，称为复现带宽，或 称为工作带宽； b ——闭环截止频率，频率由0~ b 的范
st s 0 0 s 0
例 设单位反馈的一阶惯性系统，其方框图 如下图所示，其中开环增益K是待定参数。 试确定能使I值最小的K值。
解:
当 x i t 1t 时，误差的拉氏变换为
1 1 E s X i s 1 G s sK
有
1 1 I lim s 0 s K K
2
Mr 1 1.4 1 ω3 ωc 50 86 rad/s Mr 1.4 ω3 86 ω2 14.3rad/s h 6
-40 -20
86 14 . 3 50
ω
-40
如果是I型系统，则在中频段高阶最优 模型的基础上增加转角频率 1 。 -0 2
-0 4 -0 2
1 s
o s
K j s2
θ o s U s
K2 s Tm s 1 Kf K2 2 1 K js s Tm s 1 Tf s 1 s TmT f s 2 Tm K 2 K j K f T f s 1
m f
K 2 T f s 1
c
c
K
2h
3
h 1 c 2 2 时，闭环的谐振峰最小，阶跃作用时的超调 量也最小。
或
希望对数频率特性与系统性能指标的关系
ω3 h ω2
r 2 3 b 3
控制工程基础控制系统的校正课件
加强自适应校正技术的 研究，提高系统在复杂 环境中的适应性和稳定
性。
推动控制工程与其他学 科的交叉融合，为控制 系统校正引入更多的创 新思路和技术手段。
THANKS
感谢您的观看
07
结论与展望
结论总结
控制系统校正的重要性
通过校正可以改善控制系统的性能，提高系统的稳定性和精度。
校正方法的应用
在实际工程中，应根据系统的具体要求和特点选择合适的校正方法 。
校正效果的评价
采用仿真和实验手段对校正后的系统进行评估，以验证校正方法的 有效性。
展望未来发展趋势
智能控制技术的发展
随着人工智能和机器学习技术的不断 进步，智能控制方法在控制系统校正
滞后校正应用
适用于具有较小滞后和高频噪声干扰的系统，如 电子放大器、测量仪器等。
超前-滞后校正
超前-滞后校正网络
01
将超前校正网络和滞后校正网络组合使用，实现系统全频段性
能优化。
超前-滞后校正特点
02
可以兼顾系统的稳定性和快速性，减小超调量和调节时间，提
高系统的动态性能和稳态精度。
超前-滞后校正应用
比例微分校正
比例微分校正可以改善系统的动态性能，提高系统的 快速性。同时，微分作用还可以减小系统调节时间， 使系统更快地达到稳态。
06
校正方法的选择与 实施
校正方法的选择原则
性能指标要求
根据系统性能指标要求，选择适合的校正方 法。
系统稳定性
考虑校正方法对系统稳定性的影响，选择能 够提高系统稳定性的校正方法。
性。
实例二：滞后校正的应用
滞后校正原理
通过增加相位滞后环节，降低系统高频段的增益，提高系统抗高 频干扰能力。
控制工程基础系统的综合与校正
K 20 83.4
(8)校正装置的传递函数
Gc
(s)
a
Ts 1 aTs 1
0.24
0.23s 0.06s
1 1
(9)校正后系统的开环传递函数
0.23s 1 83.4
20(0.23s 1)
Gk
(s)
Gc (s)G(s)
0.24
0.06 s
1
s(0.5s
1)
s(0.5s
1)(0.06 s
1)
①反馈校正 ②并联校正 ②顺馈校正
4 系统设计的一般原则
用频率法进行设计时，通常均在开环波德图上进行。
1)低频段：反映系统稳态误差（准确性）情况。（系统型次 和增益）希望提供尽可能高的增益，用最小的误差来跟踪输 入。 2)中频段（增益交点频率附近的频段）：反映系统的瞬态特 性（快速性、稳定性）。幅频特性曲线应当限制在20db/dec左右，以保证系统的稳定性。
3）系统是稳定的,但无论是稳态误差还是瞬态响应都不满意， 因此系统开环频率特性必须通过增大低频增益和提高增 益交点频率来改进。图 (c)说明了这种校正.
ω(rad/s)
(a)提高低频增益
6.2 串联校正
校正装置串联在控制系统的前向通路中，则称这种形式的校 正为串联校正。串联校正,又包括超前校正,滞后校正,滞后超前校正等。
3)高频段：反应系统抗高频干扰的能力。开环幅频特性曲线尽 可能快地衰减，以减小高频噪声对系统的干扰。
但无论采用哪种方法进行系统设计，本质上，都是在稳 定性、稳态精度以及瞬态响应这样三项指标上进行折衷 的考虑。
一个不满足性能指标要求,有待进行校正的系统,反映在它 的开环对数幅频特性上是不满足预期要求的。因此,对系 统的校正通常反映在要求对其开环对数幅频特性进行校正 上，要进行校正的开环对数幅频特性可分为以下几类：
机械控制工程基础习题集
《机械控制工程基础》习题及解答目录第１章绪论第２章控制系统的数学模型第３章控制系统的时域分析第４章控制系统的频域分析第５章控制系统的性能分析第６章控制系统的综合校正第７章模拟考试题型及分值分布第1章绪论一、选择填空题1.开环控制系统在其控制器和被控对象间只有（正向作用）。
P2A.反馈作用B.前馈作用C.正向作用D.反向作用2.闭环控制系统的主反馈取自（被控对象输出端）。
P3A.给定输入端B.干扰输入端C.控制器输出端D.系统输出端3.闭环系统在其控制器和被控对象之间有（反向作用）。
P3A.反馈作用B.前馈作用C.正向作用D.反向作用A.输入量B.输出量C.反馈量D.干扰量4.自动控制系统的控制调节过程是以偏差消除（偏差的过程）。
P2-3A.偏差的过程B.输入量的过程C.干扰量的过程D.稳态量的过程5.一般情况下开环控制系统是（稳定系统）。
P2A.不稳定系统B.稳定系统C.时域系统D.频域系统6.闭环控制系统除具有开环控制系统所有的环节外，还必须有(B)。
p5A.给定环节B.比较环节C.放大环节D.执行环节7.闭环控制系统必须通过（C）。
p3A.输入量前馈参与控制B.干扰量前馈参与控制C.输出量反馈到输入端参与控制D.输出量局部反馈参与控制8.随动系统要求系统的输出信号能跟随（C的变化）。
P6A.反馈信号B.干扰信号C.输入信号D.模拟信号9.若反馈信号与原系统输入信号的方向相反则为（负反馈）。
P3A.局部反馈B.主反馈C.正反馈D.负反馈10．输出量对系统的控制作用没有影响的控制系统是（开环控制系统）。
P2A.开环控制系统B.闭环控制系统C.反馈控制系统D.非线性控制系统11.自动控制系统的反馈环节中一般具有（B ）。
p5A..给定元件B.检测元件C．放大元件D．执行元件12. 控制系统的稳态误差反映了系统的〔 B 〕p8A. 快速性B.准确性C. 稳定性D.动态性13.输出量对系统的控制作用有直接影响的系统是（B ）p3A.开环控制系统B.闭环控制系统C.线性控制系统D.非线性控制系统14.通过动态调节达到稳定后，被控量与期望值一致的控制系统为（无差系统）。
控制工程基础应掌握的重要知识点
控制工程基础应掌握的重要知识点控制工程是一门研究控制系统及其应用的理论和方法的学科。
其核心任务是通过对被控对象以及环境的监测和测量，对系统进行控制和调节，以达到预期的控制效果。
以下是控制工程基础中应掌握的重要知识点：1.连续系统与离散系统：控制系统可以分为连续系统和离散系统。
连续系统是指系统变量是连续变化的，通常使用微分方程描述。
离散系统是指系统变量是离散变化的，通常使用差分方程描述。
掌握连续系统与离散系统的建模与分析方法是控制工程的基础。
2.传递函数与状态空间模型：传递函数描述了系统输入与输出之间的关系，是一个复频域函数。
状态空间模型则是通过描述系统的状态量对时间的导数来建模。
掌握传递函数的提取与描述以及状态空间模型的建立与分析方法是进行系统分析与控制设计的基础。
3.控制系统的基本性能指标：控制系统的基本性能指标包括稳定性、快速性、精确性和抗干扰性。
稳定性是系统在受到干扰或参数变化时保持状态有界的能力；快速性是系统输出快速收敛到期望值的能力；精确性是系统输出与期望值之间的偏差大小；抗干扰性是系统对干扰的敏感性。
掌握这些性能指标的衡量方法是控制系统设计的基础。
4.反馈控制原理：反馈控制是一种常用的控制方式，通过对系统输出进行测量并与期望输出进行比较，根据差值来修正输入以调节系统行为。
掌握反馈控制的原理，包括比例控制、积分控制和微分控制的组合应用是进行控制系统设计和分析的关键。
5.PID控制器：PID控制器是一种基于比例、积分和微分操作的控制器。
它能够通过调整三个参数来适应不同的系统需要，并具有较好的稳定性和快速性能。
掌握PID控制器的设计和调节方法是控制工程的重要内容。
6.控制系统的稳定性分析与设计：稳定性是控制系统的基本要求。
控制系统的稳定性分析包括对开环传递函数的极点位置、稳定裕量、相角裕量等指标的评估。
稳定性设计则是通过修改系统参数或者设计合适的控制器来保证系统的稳定性。
掌握稳定性分析与设计的方法是进行控制系统设计的重要基础。
控制工程基础：第七章 控制系统的综合与校正
R1
(a)
(b)
j
ur
C R2
uc
图7-1无源超前网络
×
1 1 0
T T
假设该网络信号源的阻抗很小，可以忽略不计， 而输出负载的阻抗为无穷大，则其传递函数为
Uc (s) Ur (s)
Gc (s)
R2
R2 1
1
sC
R1
R2
C R2
1
uc
1
Ts 1
Gc (s) Ts 1
L(dB) 10 lg
0
( )
90
20dB / dec
20 lg
11 TT
m
11 TT
m
0
m
图7.2 超前校正的频率特性
故在最大超前角频率 m 处 具有最大超前角 m
m正好处于频率
1 T
与1
aT
的几何中心点上, 且m
1
T
1 sin m 1 sin m
I 型 系 统 Bode 图
[40]
[20]
1
2
c
3
h
[40]
系统高频段Bode图
L()
[40]
2
1
c T 3 4 5 6
[20]
小
[40]
参 数
区
常用的频域校正方法包括分析法和综合法。
分析法：在频域中，串联校正装置的主要作用是改变系统开环 频率特性曲线的形状，在频率特性曲线上用分析法设计校正装 置的基本思想是：根据控制系统设计指标要求，首先在超前校 正、滞后校正、滞后－超前校正中选择一种校正方式，然后按 照各项指标计算所选择的校正网络的模型参数。
机械控制工程基础7
2
3 T2 h 2 T3
故 K , 2 c
2 显然，知道了h和 c 、 2 的值，伯德图就可 以完全确定了。 当 T3 是系统固有时间常数时，如果给定了中 频宽h后, 则 c 随K的增大而增大。从附录B h 1 可知，当选择
1 s
o s
K j s2
θ o s U s
K2 sTm s 1 Kf K2 2 1 K js sTm s 1 Tf s 1 s TmT f s 2 Tm K 2 K j K f T f s 1
m f
K 2 T f s 1
K1 s H s T1 s 1
i s
U s
K1
K2 Tm s 1
Kcs
s
1 s
o s
则对应串联校正
K2 K2 θ o s sTm s 1 1 K2 Kc K2 U s 1 1 K c s s 1 K K Tm s 1 sTm s 1 2 c 1 Tm s 1 K2 1 K2 Kc 1 s Tm s 1 Tm s 1 1 K2 Kc
控制工程基础
（第七章）
清华大学
第七章
7.1 7.2 7.3 7.4 7.5 7.6 7.7
控制系统的性能分析与校正
系统的性能指标 系统的校正概述 串联校正 反馈校正 用频域法对控制系统进行设计与校正 典型机电反馈控制系统综合校正举例 确定PID参数的其它方法
第七章
控制系统的性能分析与校正
一、时域性能指标 评价控制系统优劣的性能指标，一般是根据 系统在典型输入下输出响应的某些特点统一规定 的。 常用的时域（阶跃响应、斜坡响应）指标 有： 最大超调量或最大百分比超调量 M p ； 调整时间 t s ； 峰值时间 t p ； 上升时间 t r ；
第七章系统的设计与校正 《控制工程基础》高等教育出版社.ppt
page 11
机电工程学院
第七章 系统的设计与校正
（4）比例—积分控制规律（PI）
R(s)
E(s)
K
p
(1
1 T is
)
M (s)
控
B(s)
制
工
图7-1-7 PI控制器
程
基 础
其输入-输出关系为
m(t)
K
pe(t)
Kp Ti
t
e(t)dt
0
（7-1-4）
础
page 4
机电工程学院
第七章 系统的设计与校正
1.串联校正 校正装置一般接在系统的前向通道中。
R(s)
控 制 工
程
基 校正装置传递
础
函数
Gc (s)
G(s)
H(s)
图7-1-1 串联校正
C(s)
page 5
机电工程学院
第七章 系统的设计与校正
2.反馈校正
校正装置反并接在前向通道中的一个或 几个环节两端，形成局部反馈回路。
(R1
R2Cs 1 R2 )Cs
1
制
工 程 基
T R2C
R1 R2 1
R2
础
1 TS
Gc (s) 1 TS
图7-2-4 无源滞后校正装置 （7-2-4）
(c ) arctg(T) arctg(T) （7-2-5）
page17
机电工程学院
第七章 系统的设计与校正
L()(dB)
1
T
1
机电工程学院
第七章 系统的设计与校正
主要内容
第一节 系统设计与校正概述
自动控制原理-第7章 系统性能与校正
第7章系统的性能分析与校正控制系统良好的稳定性是其正常工作的必要条件，在进行系统设计时往往发现设计出来的系统不能满足指标的预期要求，且有时相互矛盾。
如当提高系统的稳定精度时，其稳定性下降；反之系统有了足够稳定性时，精度又可能达不到要求，这就要求调整系统中原有的某些参数，或者在原系统中加入某些环节使其全面满足给定的设计指标要求。
7.1 频域性能指标与时域性能指标关系一个控制系统可以分为被控制对象和控制器两大部分。
被控制对象包括了执行器，它是推动负载对象的基本部分，其结构在全工作过程中，结构形式和参数属于不可变的，通常称为系统的固有部分；如何设计出一个符合系统的性能指标要求的控制器，成为反馈控制系统研究的重要内容。
这一节侧重讨论系统性能指标，根据性能指标设计控制器将在本章中讨论。
控制系统的性能包括稳定性、快速性、准确性、抗干扰能力。
分别从以下五个方面说明：(1) 稳定性指在干扰去除后，系统恢复原有工作状态的能力。
稳定性与惯性不同，惯性是系统试图保持原有运动状态的能力。
(2) 瞬态性能指系统受到输入作用后，系统输出和内部状态参数在整个时间过程中表现出来的特性。
控制系统分析与设计中，对单输入单输出系统，通常关心系统在输入作用后较短时间内，输出的结果；侧重讨论响应过渡过程中各时间指标和动态误差的变化规律。
(3)准确性能指系统受到输入作用后，系统输出和内部状态参数在足够长的时间后表现出来的特性。
主要讨论足够长时间后，系统稳态误差与系统结构及输入信号形式的关系和特征。
(4) 对参数变化的不敏感性指当系统中结构参数变化时，系统保持原有运动状态的能力。
(5) 抗噪声能力指当系统承受噪声污染后，系统保持原有运动状态的能力。
抗噪声能力是系统抗外部干扰的能力；而对参数变化的不敏感性是系统抗内部干扰的能力。
抗噪声能力强调干扰的持续作用，这一点有别于稳定性。
从控制系统工程实现的基本要求上，设计出一个性能优越的系统，其基本任务是使系统的稳定性储备充足、快速性好且被控制量准确。
第7章 控制系统的性能分析与校正
R1 R2
ur
uc
C
控制工程基础
由于传递函数的分母的时间常数大于分子的时间常数，所以 对数渐近幅频曲线具有负斜率段，相频曲线出现负相移。 1 L( w) 1
T
T
-20dB/dec
滞后补偿网络相当 于一低通滤波器： 对低频信号不产生 衰减，而对高频信 号有衰减作用。 越小，高频信号衰 减得越大。
ur
R1
R2
C2
uc
控制工程基础
控制工程基础
四、PID调节器 1、PD调节器 其作用相应于超前校正。
Gc ( s) K d s K p Kd Gc ( s) K p s 1 K p (Ts 1) K p
传递函数
又可改写为
控制工程基础
2、PI调节器 其作用相应于滞后校正。
X i ( s) ＋
－
E
N
对 象
校 正 串联
＋ －
控制器
X 0 ( s)
校 正 反馈
可以放在 任意位置
控制工程基础
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）
X 0 ( s) R2 Gc ( s) X i ( s ) R1 R2 令 R2 R1C T ; a(a 1) R1 R2 则 TS 1 Gc ( s) a aTS 1
由积分环节变为了惯性环节
增益
K KH
1 K KH
控制工程基础
时间常数
2、比例反馈包围惯性环节
K , H c ( s) K h , 1 Ts K 1 KK h G (s) T 1 s 1 KK h G1 ( s )
控制工程基础系统的综合与校正课件
复合校正广泛应用于各种复杂控制系统，如飞机控制系统 、化工过程控制系统等，能够提高系统的稳定性和鲁棒性 ，同时降低系统的能耗和成本。
04 控制系统实例分 析
水箱液位控制系统
总结词
详细描述
数学模型
简单、实用、非线性
水箱液位控制系统是一种常见的控制 工程应用实例，它具有简单、实用的 特点。该系统由一个水箱、一个液位 传感器和一个水泵组成。液位传感器 负责检测水箱中的液位高度，并将信 号传递给水泵，水泵根据信号调整水 流量，从而控制液位高度。
反馈
将系统的输出信号反馈到 输入端，与输入信号一起 作为控制器的输入，从而 对系统进行闭环控制。
系统的性能指标
稳定性
控制系统在受到扰动后能否回到稳定状态的能 力。
快速性
控制系统达到设定值的速度以及跟踪设定值变 化的速度。
准确性
控制系统的输出与设定值的偏差大小。
02 系统的综合方法
根轨迹法
根轨迹法的定义
结构
反馈校正的结构包括比较器、控制器和执行器，比较器用于比较期望输出与实际输出之间的误差，控制器根据误差调 整控制信号，执行器则根据控制信号调整系统的输出。
应用
反馈校正广泛应用于各种控制系统，如温度控制、速度控制、位置控制等，能够有效地提高系统的稳定 性和精度。
前馈校正
01
定义
前馈校正是一种基于系统输入前馈的校正方法，通过预测系统的输入变
化，以实现对系统的超前控制。
02 03
结构
前馈校正的结构包括前馈器、控制器和执行器，前馈器用于预测系统输 入的变化趋势，控制器根据前馈信号调整控制信号，执行器则根据控制 信号调整系统的输出。
应用
前馈校正主要用于处理具有较大延迟和较大惯性系统的控制问题，如电 力系统的负荷预测和控制，能够提高系统的响应速度和稳定性。