第五章控制系统的设计和校正前面章节系统分析——已知确定系统，分析其性能本章内容系统设计——给出性能指标，建立一个系统5.1基本概念给定元件及比较元件取决于输入信号和反馈信号的形式，可采用电位计、旋转变压器、机械式差动装置等等；放大元件由所要求的控制精度和驱动执行元件的要求进行配置，有些情形下甚至需要几个放大器，如电压放大器（或电流放大器）、功率放大器等等，放大元件的增益通常要求可调。由固有部分组成的系统往往不能同时满足各项性能的要求，甚至不稳定。尽管增益可调，但大多数情况下，只调整增益不能使系统的性能得到充分地改变，必须另外加入装置以满足给定的性能指标。这个装置就是控制器校正(补偿)：通过改变系统结构，或在系统中增加附加装置或元件(校正装置)，对已有的系统（固有部分）进行再设计使之满足性能要求。校正是控制系统设计的基本技术，控制系统的设计一般都需通过校正这一步骤才能最终完成。控制系统的设计关键上是寻找合适的校正装置。要求系统满足在单位斜坡输入时的稳态误差ess≤0.05，以及σp≤25％。解：通常系统的固定部分只有K可调，根据ess=1/K，K≥20根据主导极点概念，σp≤25％≥43°先绘制出K=20的bode图相位裕度小于零，系统不稳定；4、校正的方式5、校正装置设计方法及性能指标通常采用频域法，一般给出的性能指标是时域指标5.2PID控制器2、P、I、D对控制性能的影响（2）I控制（积分控制）（3）比例微分控制作用(PD)相位裕量增加，阻尼比增加，超调量下降，稳定性提高；ωc增大，快速性提高；高频段增益上升，可能导致执行元件输出饱和，并且降低了系统抗干扰的能力。综上所述，PD控制通过引入微分作用改善了系统的动态性能。但须注意，微分控制仅仅在系统的瞬态过程中起作用，一般不单独使用。（4）比例积分微分控制作用(PID)PID控制器综合了比例控制、积分控制和微分控制各自的优点：在低频段，PID控制器通过积分控制作用改善了系统的稳态性能；在中频段，PID控制器通过微分控制作用，有效地提高了系统的动态性能。由于只有三个参数需要确定，工程应用比较方便。5.3PID控制器的参数工程整定1、动态响应法第三步：基于对象阶跃响应的齐格勒－尼柯尔斯调整法则，确定PID参数。2、临界增益法这种方法是让系统处于闭环状态下进行的。控制器类型例：p＝62％，’p＝15％满足4:1，但超调量太大，需要调整。增大微分作用减小积分作用，可以减小超调。小结