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自动控制原理第6章系统的校正要点详解.ppt 90页
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* 串联校正的特点 主要对未校正系统中频段进行校正，使校正后中频段幅值的斜率为-20dB/dec，且有足够大的相位裕量。 较有效地改善动态性能。校正后，系统的频带变宽，瞬态响应速度变快；但系统抗高频噪声的能力变差。 未校正系统的相频特性在截止频率附近急剧下降时，若用单级超前校正网络去校正，收效不大。因为校正后系统的截止频率向高频段移动。在新的截止频率处，由于未校正系统的相角滞后量过大，因而用单级的超前校正网络难于获得较大的相位裕量。 * 有些情况下不能采用串联超前校正： 1）闭环带宽要求 超前网络提供较大 时，网络a值会较大，就会使系统带宽增大，引入高频噪声。 2）在截止频率附近相角迅速减小的待校正系统，一般不宜采用串联超前校正 因为在交接频率处相角迅速减小，超前校正网络的相角裕度改善不大，而截止频率迅速增大。 例如在截止频率附近有两个交接频率靠近（或相等）的惯性环节，或振荡环节 * 2. 串联滞后校正 校正原理：系统开环频率特性的中频和高频段增益降低和截止频率wc减小，从而有可能使系统获得足够大的相位裕度，它不影响频率特性的低频段。 校正后系统的截止频率会减小，瞬态响应的速度要变慢；在截止频率处wc ，滞后校正网络会产生一定的相角滞后量。为了使这个滞后角尽可能地小，理论上总希望Gc s 的两个转折频率w1 、 w2 比 wc越小越好，但考虑物理实现上的可行性，一般取 * ?保持原有的已满足要求的动态性能不变，而用以提高系统的开环增益，减小系统的稳态误差。
?在系统响应速度要求不高而抑制噪声电平性能要求较高的情况下，可考虑采用串联滞后校正。 如果所研究的系统为单位反馈最小相位系统，则应用频率法设计串联滞后校正网络的步骤如下：
* 滞后网络的最大滞后角应避免发生在系统截止频率附近。 设计步骤： 1）根据稳态误差要求，确定开环增益K 2）绘制开环传函的对数频率曲线，确定待校正系统的截止频率 、相角裕度 和幅值裕度 * 3）根据 要求，选择已校正系统的截止频率 考虑到滞后校正网络在新的截止频率 处产生一定的相角滞后 ，因此下式成立 为指标要求的值 在 确定之前，取 于是，得 根据 的计算公式或曲线确定 * * 4）根据下式确定滞后网络的b和T 5）验算指标是否符合要求 * 确定开环增益K 稳态误差的要求 画出未校正系统的波特图,并求 已校正系统的截止频率 确定滞后网络参数b和T
结束 验算已校正系统的相位裕度和幅值裕度
* - 【例6.3.2】设计串联校正装置，要求校正后的系统静态速度误差系数等于30s-1, 解：1）根据稳态误差要求确定开环增益 待校正系统开环传递函数为 * 计算得 相角裕度 待校正系统Bode图 注意角度单位！ * 原系统不稳定 截止频率大 串联超前校正无效，无法得到满意的相角裕度 * 采用滞后校正 设计要求 假设 根据 又根据待校正系统，有 * 根据 的函数关系绘制曲线 当 由曲线得 指标要求 故取 亦可计算得出 * 代入下式 所以，滞后校正网络为 时 * 校正后的系统开环传函为 验算是否满足指标要求 校正后系统的相角裕度为 满足要求 * 校正后 满足指标要求 Exam6_3_21.m 另外 * 时域响应对比 原系统闭环传函 校正后系统闭环传函 * 原系统不稳定 校正后系统稳定 Exam6_3_22.m * 串联超前校正与串联滞后校正的区别 1）超前校正利用超前网络的相角超前特性，提升幅相曲线，从而增大相角裕度；滞后校正利用滞后网络的高频衰减特性，降低幅频曲线，从而增大相角裕度 2
超前校正要求附加增益，而滞后校正不需要附加增益 3）对于同一系统，采用超前校正的带宽大于采用滞后校正的带宽，因为超前校正提高了截止频率而滞后校正降低了截止频率。带宽越大，响应速度越快，但抑制噪声能力越差 * 串联滞后-超前校正，实质上综合应用了滞后和超前校正各自的特点，即利用校正装置的超前部分来增大系统的相位裕度，以改善其动态性能；利用它的滞后部分来改善系统的静态性能，两者分工明确，相辅相成。 3 串联滞后-超前校正（自学） 这种校正方法兼有滞后校正和超前校正的优点，即已校正系统响应速度快，超调量小，抑制高频噪声的性能也较好。当未校正系统不稳定，且对校正后的系统的动态和静态性能 响应速度、相位裕度和稳态误差 均有较高要求时，显然，仅采用上述超前校正或滞后校正，均难以达到预期的校正效果。此时宜采用串联滞后-超前校正。 * ?绘制未校正系统的对数幅频特性，求出未校正系统的截止频率wc 、相位裕度
及幅值裕度
等； ?根据校正后系统截止频率的要求选择超前部分的wm。
如果对校正后系统的截止频率没有特别的要求，可以在未校正系统的对数幅频特性渐进线上，选择斜率从-20dB/dec
变为 -40dB/de
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开环系统 穿越频率wc 求教
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控制系统中开环控制穿越频率wc反应的是系统的响应速度。我想知道一般的伺服控制系统wc取多大值。如果wc取10，也即系统的响应时间为0.1秒，请问这样的响应速度算不算快，请大家帮帮忙解答下，谢谢了。
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伺服控制也要看你跟随的是什么东西？对快速性有多高的要求？
就液压伺服系统来说wc取10不算大。
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论坛里有位朋友说，0.1s的响应时间太慢了。对于一个快速性要求比较高的系统，响应时间为0.01s，也就是wc取100的时候，一般能满足要求吗？能给我再解答下吗？谢了
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回复 3# wlhao 的帖子
你所说的响应时间是指的阶跃响应的上升时间？快速性一般以频宽来衡量，穿越频率是100(rad/s)时，频宽为10几Hz，就我了解的液压伺服系统而言，频宽一般需要达到20Hz。
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非常谢谢楼上这位兄弟的回答！我看了下书，我上面所有的响应速度确实是如你所说的是指输入是阶跃函数时的系统响应时间。我想问一下，你说穿越频率是100rad/s时，频宽只有10几hz，你说的这个频宽指的是整个电液伺服系统呢还是电液伺服阀的？我选用的电液伺服阀频宽需要大于200hz以上，那我的控制系统需要达到多少的频宽？另外频宽大的系统是不是对阶跃函数的响应时间也要短，如果我的电液伺服阀的频宽为200hz，穿越频率100rad/s能满足要求吗？请兄弟不吝赐教。
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回复 5# wlhao 的帖子
频宽指的是整个系统，伺服阀的频宽一般是很高的，不过你200Hz的伺服阀相当的牛了！电液系统的频宽主要是与负载有关，通常液压固有频率是限制整个系统频宽的主要因素，因为伺服阀响应速度很快，有时候可以忽略伺服阀动态，将伺服阀看做比例环节；你用这么好的伺服阀，那你整个系统对响应速度的要求应该是很高的吧？
另：频宽越大，阶跃响应的时间要短，即响应速度快；但频宽过大会使系统对噪声敏感，因为系统对高频的抑制力降低了。
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谢谢解答，看了你的回答给我启发很大。我想再问最后一个问题，液压负载系统中有两个频率，一个是负载固有频率wm，另外一个是液压固有频率wh，一般情况下液压固有频率wh是远远大于负载固有频率的。我计算的系统中，wh为47，wm为5。我看了下书，发现负载固有频率wm的值是要大于穿越频率wc的，那我设计的系统，开环响应时间不是在0.2秒左右了，是不是有点太慢了，还是我设计的有错误？另外当伺服阀的频宽远大于液压固有频率的5~10倍时，伺服阀可近似看成比例环节，在这样的一个系统中，我选择频宽为200hz的电液伺服阀是否合适？多有打扰，是否能帮我解解惑，感激不尽。
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你的负载固有频率这么低，那即使通过校正也不能得到很高的响应速度，就没必要用这么好的伺服阀了。你的负载固有频率为什么这么低？是质量很大吗？
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电梯轿厢的质量是2000kg，负载弹簧刚度为42700，计算一下频率只有4.7左右。我也感到郁闷啊，这个负载固有频率这么低，都不知道下面要怎么搞了。。。
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朋友，你好！我最近在做毕业课题，遇到一些问题，关于控制这一块的，一些问题老是想不通，吃饭睡觉都在思考，想和你沟通下，如果你不介意并且有空的话，能加我qq吗？qq：
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频率响应分析仪
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一种直接分析系统频率响应的分析仪器。它采用扫描或步进方式缓慢地使系统接受感兴趣的频率范围内的各种频率的正弦激励信号的激励，再通过跟踪滤波（模拟式）或相关分析（数字式）求得系统在该频率范围内的频率响应特征。注：这种分析仪的两个重要特点是，只...
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收录时间:日 12:49:54 来 源：プ髡:垮
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1、反馈：输出信号被测量环节引回到输入端参与控制的作用。
2、开环控制系统与闭环控制系统的根本区别：有无反馈。 3、线性及非线性系统的定义及根本区别：当系统的数学模型能用线性微分方程描述时，该系统的称为线性系统。
非线性系统：一个系统，如果其输出不与其输入成正比，则它是非线性的。根本区别：线性系统遵从叠加原理，而非
线性系统不然。
4、传递函数的定义及特点：零初始条件下，系统输出量的拉斯变换与输入量的拉斯变换的比值。用G （s ）表示。
特点：1）、传递函数是否有量纲取决于输入与输出的性质，同性质无量纲。
2）、传递函数分母中S 的阶数必n 不小于分子中的S 的阶数m ，既n=&m ,因为系统具有惯性。
3）、若输入已给定，则系统的输出完全取决于其传递函数。
4）、物理量性质不同的系统，环节和元件可以具有相同类型的传递函数。
5）、传递函数的分母与分子分别反映系统本身与外界无关的固有特性和系统同外界的关系。
5、开环函数的定义：前向通道传递函数G （s ）与反馈回路传递函数H(s)之积。
6、时间响应的定义和组成：系统在激励信号作用下，输出随时间的变化关系。按振动来源分为：零状态响应和零输入响应。按振动性质：自由响应和强迫响应。
7、瞬态性能指标以及反映系统什么特性：性能指标：上升时间tr 、峰值时间tp 、最大超调量Mp 、调整时间ts 、振荡次数N 。这些性能指标主要反映系统对输入的响应的快速性。 8、稳态误差的定义及计算公式：系统进入稳态后的误差。稳态误差反映稳态响应偏离系统希望值的程度。衡量控制精度的程度。稳态误差不仅取决于系统自身结构参数，而且与输入信号有关。系统误差：输入信号与反馈信号之差。 9、减少输入引起稳态误差的措施：增大干扰作用点之前的回路的放大倍数K1，以及增加这一段回路中积分环节的数目。
10、频率响应的概念：线性定常系统对谐波输入的稳态响应称为频率响应。
11、频率特性的组成：幅频特性和相频特性。
12、稳定性的概念：系统在扰动作用下，输出偏离原平衡状态，待扰动消除后，系统能回到原平衡状态（无静差系统）或达到新的平衡状态（有静差系统）。充分必要条件：系统的全部特征根都具有负实部。
13、最小相位系统是指：系统的零点和极点都位于【S 】平面左半平面。
14、相位裕度、幅值裕度的定义和正负性。相位裕度：在W 为剪切频率Wc （Wc&0）时，相频特性∠GH 距-180线的相位差值γ。 幅值裕度：当W 为相位交界频率Wg （Wg&0）时，开环幅频特性的倒数。
稳定为正，不稳定为负。
15、控制系统的基本要求：稳定性、快速性和准确性。 16、描述系统的数学模型有：微分方程、传递函数等。 17、系统性能指标按功能分：时域性能指标和频域性能指标。
18、单位阶跃信号的拉斯变换是1/s。
19、Nyquist 图上以原点为圆心的单位圆对应于Bode 图上的0dB 线。
20、二阶系统的单位阶跃响应结论：要使系统单位阶跃响应的平稳性越好，就要求相应的阻尼比大，自频率然小。
●控制论的中心思想：它抓住一切通讯和控制系统所共有的特点，站在一个更概括的理论高度揭示了它们的共同本质，即通过信息的传递、加工处理和反馈来进行控制。
机械工程控制论：是研究机械工程技术为对象的控制论问题。（研究系统及其输入输出三者的动态关系）。
机械控制工程主要研究并解决的问题：（1）当系统已定，并且输入知道时，求出系统的输出(响应) ，并通过输出来研究系统本身的有关问题，即系统分析。（2）当系统已定，且系统的输出也已给定，要确定系统的输入应使输出尽可能符合给定的最佳要求，即系统的最佳控制。（3）当输入已知，且输出也是给定时，确定系统应使得输出金肯符合给定的最佳要求，此即● 最优设计。（4）当系统的输入与输出均已知时，求出系统的结构与参数，即建立系统的数学模型，此即系统识别或系统辨识。（5）当系统已定，输出已知时，以识别输入或输入中得有关信息，此即滤液与预测。
● 信息：一切能表达一定含义的信号、密码、情报和消息。 信息传递/转换：是指信息在系统及过程中以某种关系动态地传递。
信息的反馈：是把一个系统的输出信号不断直接地或经过中间变换后全部或部分地返回，再输入到系统中去。如果反馈回去的讯号（或作用）与原系统的输入讯号（或作用）的方向相反（或相位相差180度）则称之为“负反馈”；如果方向或相位相同，则称之为“正反馈”。
● 系统：是指完成一定任务的一些部件的组合。
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