1系统的设计与校正问题2常用校正装置及其特性3串联校正串联超前校正串联滞后校正4反馈校正对一个控制系统来说,如果它的元部件、参数已经给定,就要分析它能否满足所要求的各项性能指标。一般把解决这类问题的过程称为系统的分析。在实际工程控制问题中，还有另一类问题需要考虑，即往往事先确定了要求满足的性能指标，要求设计一个系统并选择适当的参数来满足性能指标的要求，或考虑对原已选定的系统增加某些必要的元件或环节，使系统能够全面地满足所要求的性能指标，同时也要照顾到工艺性、经济性、使用寿命和体积等。这类问题称为系统的综合与校正，或者称为系统的设计一、控制系统的一般构成二、性能指标三、常用的校正方案（式）3.干扰补偿1.串联校正2.反馈校正3.干扰补偿4.前馈补偿根据校正装置的特性，校正装置可分为：超前校正装置滞后校正装置滞后-超前校正装置四、基本控制规律PID控制器的输入输出关系为：1、P（比例）控制P控制对系统性能的影响：Kp>1时：a.开环增益加大，稳态误差减小；b.过渡过程时间缩短，快速性变好；c.系统平稳性变差。Kp<1时：与Kp>1时，对系统性能的影响正好相反。2、I（积分）控制3、D（微分）控制4、PD（比例-微分）控制器PD对系统性能的改善PD控制的特点（类似于超前校正）1、增加系统的频宽，降低调节时间（快速性好）；2、改善系统的相位裕度，降低系统的超调量(平稳性)3、增大系统阻尼，改善系统的稳定性；4、增加了系统的高频干扰；5、PI（比例-积分）控制器PI控制器的Bode图PI控制的特点（类似于滞后校正）1、提高系统的型别，改善系统的稳态误差；2、增加了系统的抗高频干扰的能力；3、增加了相位滞后，平稳性变差；4、降低了系统的频宽，调节时间增大，快速性差；6、PID（比例-积分-微分）控制器PID控制具有以下优点：目前，工业技术界多习惯采用频率法，故通常通过近似公式进行两种指标的互换。频率法串联校正的设计过程中频段一、超前校正校正装置输出信号在相位上超前于输入信号，即校正装置具有正的相角特性，这种校正装置称为超前校正装置，对系统的校正称为超前校正。1、超前校正装置2、超前校正网络的频率特性[20]超前网络特性传函串联超前校正设计指标：稳态误差与相角裕度（或截止频率）补偿原则：将超前补偿网络的最大超前角频率wm正好于补偿后系统的截止频率wc处。(2)串联超前校正实质—利用超前网络相角超前特性提高系统的相角裕度频率法的串联超前校正的一般步骤：根据稳态误差的要求，确定开环增益K。根据所确定的开环增益K，画出未校正系统的波特图Lo（w），原则：选择最大超前角频率等于要求的系统截止频率ⅱ求T由：例设控制系统如图所示，要求：1单位斜坡输入时，1、稳态误差2、开环截止频率相角裕度3、幅值裕度试设计串联超前校正装置3、设计4、校验绘制Bode图，计算性能指标总结1、利用其相位超前特性，可以增大系统的稳定裕度，提高动态响应的平稳性和快速性;2、对提高系统稳态精度作用不大，系统抗干扰能力有所下降；3、一般用于稳态精度已基本满足要求，但动态性能差的系统；4、若在未补偿系统的截止频率附近，相位下降迅速时，导致超前网络的相角超前量不足以补偿到要求的数值，单个超前补偿网络可能无法达到要求。一般：采用两个超前网络串联，会使系统结构复杂，同时进一步降低了抗干扰能力。此时，可考虑采用串联滞后补偿或其它补偿装置。二、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。2、滞后校正装置2、滞后补偿网络的频率特性设计指标：稳态误差和相角裕度注1：当一个系统的动态响应是满足要求的，为改善稳态性能，而又不影响其动态响应时，可采用串联滞后校正装置。具体方法是：增加一对相互靠得很近并且靠近坐标原点的开环零、极点，使系统的开环增益提高，而不影响对数频率特性的中、高频段特性。注2：串联滞后校正装置还可利用其低通滤波特性，将系统高频部分的幅值衰减，降低系统的剪切频率，提高系统的相角裕量，以改善系统的稳定性。但：应同时保持未校正系统在要求的开环剪切频率附近的相频特性曲线基本不变。用频率法对系统进行串联滞后校正的一般步骤设控制系统如图所示，若要求：1.在单位斜坡输入信号下稳态误差等于2.相角裕度3.截止频率设计校正网络由：由：由：4、校验绘制Bode图，计算性能指标超前补偿与滞后补偿两种方法的比较：1、超前校正是利用了超前网络的相角超前特性；滞后校正是利用了滞后网络的高频幅值衰减特性2、为了满足严格的稳态性能要求，在采用无源校正网络时，