第八章 系统的性能校正

控制系统的性能指标及校正串联校正PID校正反馈校正和顺馈校正第八章系统的性能校正第一节控制系统的性能指标及校正控制系统的时域和频域性能指标性能指标时域性能指标频域性能指标瞬态性能指标稳态性能指标稳态误差相位裕度；幅值裕度；零频幅值；谐振频率和谐振峰值；截止频率和截止带宽。上升时间；峰值时间；调整时间；最大超调量；振荡次数。第八章系统的性能校正第一节控制系统的性能指标及校正系统性能校正旋转运动模块串并联混合三级四级倒摆等环形一级倒摆环形串联两级倒摆环形并联两级到摆环形倒立摆通过控制使不稳定系统能正常工作第八章系统的性能校正第一节控制系统的性能指标及校正系统性能校正校正方式反馈校正；顺(前)馈校正。PI调节器；PD调节器；PID调节器增益调整；相位超前校正；相位滞后校正；相位滞后-超前正。串联校正并联校正PID调节器第八章系统的性能校正第一节控制系统的性能指标及校正串联校正1串联校正反馈校正

2反馈校正第八章系统的性能校正第一节控制系统的性能指标及校正顺馈校正3顺馈校正第八章系统的性能校正第二节串联校正调整增益校正

增益对系统性能的影响第八章系统的性能校正第二节串联校正相位超前校正采用Bode图进行相位超前校正相位超前校正装置相位超前校正相位超前校正第八章系统的性能校正第二节串联校正相位超前校正1相位超前校正第八章系统的性能校正第二节串联校正相位超前校正1相位超前校正第八章系统的性能校正第二节串联校正相位超前校正相位超前校正Bode图第八章系统的性能校正第二节串联校正相位超前校正相位超前校正装置2相位超前校正装置无源超前校正网络第八章系统的性能校正第二节串联校正相位超前校正相位超前校正装置2相位超前校正装置有源超前校正网络第八章系统的性能校正第二节串联校正相位超前校正3采用Bode图进行相位超前校正第八章系统的性能校正第二节串联校正相位超前校正3采用Bode图进行相位超前校正第八章系统的性能校正第二节串联校正相位超前校正解（1）自动引导小车是I型系统，执行机构和车轮系统的传递函数（2）所需相角超前量（3）求α第八章系统的性能校正第二节串联校正相位超前校正第八章系统的性能校正第二节串联校正相位超前校正（6）经超前校正后，系统开环传递函数

第八章系统的性能校正第二节串联校正相位超前校正采用Bode图对自动引导小车进行相位超前校正第八章系统的性能校正第二节串联校正相位超前校正第1步根据给定的系统稳态性能指标，确定系统的开环增益。第2步绘制确定值下的系统Bode图，并计算相位裕度。第3步根据给定的希望相位裕度，计算所需增加的相位超前量，上式中，这是考虑到加入相位超前校正装置会使右移，从而造成的相角滞后增加，为补偿这一因素的影响而留出的裕量。第4步令超前校正装置最大超前角，并由，计算。第5步计算相位校正环节在处的增益，并确定未校正系统Bode图曲线上增益为处的频率，此频率即为校正后系统的剪切频率。第八章系统的性能校正第二节串联校正相位超前校正第7步画出系统校正后的Bode图，验算相角稳定裕度，如不满足要求可增大从步骤（3）重新计算，直到满足要求。第8步校验其他性能指标。第6步确定相位超前校正环节的转角频率，即有，可得零点转角频率，极点转角频率。为补偿超前校正网络衰减的开环增益，放大倍数需要再提高倍，进而校正环节的传递函数为

第八章系统的性能校正第二节串联校正相位滞后校正相位滞后校正采用Bode图进行相位滞后校正相位滞后校正装置相位滞后校正相位滞后校正第八章系统的性能校正第二节串联校正相位滞后校正相位滞后校正1相位滞后校正第八章系统的性能校正第二节串联校正相位滞后校正相位滞后校正1相位滞后校正相位滞后校正Bode图第八章系统的性能校正第二节串联校正相位滞后校正相位滞后校正装置2相位滞后校正装置无源滞后校正网络第八章系统的性能校正第二节串联校正相位滞后校正相位滞后校正装置2相位滞后校正装置有源滞后校正网络第八章系统的性能校正第二节串联校正相位滞后校正采用波德图进行相位滞后校正工程实例采用Bode图对雕刻机的控制系统进行相位滞后校正第八章系统的性能校正第二节串联校正相位滞后校正采用波德图进行相位滞后校正雕刻机x轴位置控制系统第八章系统的性能校正第二节串联校正相位滞后校正采用波德图进行相位滞后校正解（1）根据给定系统的稳态性能指标，确定系统的开环增益K。第八章系统的性能校正第二节串联校正相位滞后校正采用波德图进行相位滞后校正（2）绘制未校正系统在K=10s-1的情况下系统Bode图，并求出其相位裕度。第八章系统的性能校正第二节串联校正相位滞后校正采用波德图进行相位滞后校正第八章系统的性能校正第二节串联校正相位滞后校正采用波德图进行相位滞后校正（5）确定滞后校正环节的转角频率。第八章系统的性能校正第二节串联校正相位滞后校正采用波德图进行相位滞后校正（6）校正环节的Bode图。（7）校验系统的性能指标第八章系统的性能校正第二节串联校正相位滞后校正采用波德图进行相位滞后校正采用Bode图对雕刻机的控制系统进行相位滞后校正第八章系统的性能校正第二节串联校正相位滞后校正第1步根据给定的系统稳定性能要求确定系统的开环增益

第2步绘制确定值下的系统Bode图，并计算相位裕度。设计相位滞后校正环节的一般步骤第3步求出未校正Bode图上相位裕度为处的频率，其中是要求的相位裕度，而则是为了补偿滞后校正环节在处的滞后角度。是校正后系统的剪切频率。第4步令未校正系统Bode图在处的增益等于，由此确定滞后环节的值。第八章系统的性能校正第二节串联校正相位滞后校正设计相位滞后校正环节的一般步骤第6步画出校正后系统Bode图，验算相位裕度。第7步校验其它性能指标，如不满足要求，重新选定。第5步按下列关系式确定滞后校正环节的零点转角频率：，极点转角频率，进而校正环节的传递函数为。第八章系统的性能校正第二节串联校正相位滞后校正设计相位滞后校正环节的一般步骤（1）超前校正是利用超前网络和相角超前特性，而滞后校正是利用滞后网络的高频幅值衰减特性。（2）采用无源校正网络时，超前校正要求一定的附加增益，而滞后校正一般不需要附加增益。（3）超前校正的系统带宽大于滞后校正的系统带宽，带宽越大系统响应速度越高，但同时系统越易受噪声干扰的影响。因此，如果对系统的快速性要求不高而抗高频干扰要求较高的情况下，一般不宜选用超前校正，可考虑采用滞后校正。【应用点评】相位超前校正与滞后校正比较第八章系统的性能校正第二节串联校正相位滞后－超前校正采用Bode图进行相位滞后－超前校正相位滞后－超前校正装置相位滞后－超前校正相位滞后－超前校正第八章系统的性能校正第二节串联校正相位滞后－超前校正相位滞后－超前校正1相位滞后——超前校正第八章系统的性能校正第二节串联校正相位滞后－超前校正相位滞后－超前校正1相位滞后——超前校正相位滞后——超前校正Bode图第八章系统的性能校正第二节串联校正相位滞后－超前校正相位滞后－超前校正装置2相位滞后——超前校正装置无源滞后——超前校正网络第八章系统的性能校正第二节串联校正相位滞后－超前校正相位滞后－超前校正装置2相位滞后——超前校正装置有源滞后——超前校正网络第八章系统的性能校正第二节串联校正相位滞后－超前校正工程实例采用Bode图对焊接机器人焊接头定位系统进行相位滞后－超前校正焊接机器人焊接头定为控制系统第八章系统的性能校正第二节串联校正相位滞后－超前校正

（1）根据给定系统的稳态性能指标，确定系统的开环增益。解

（2）绘制未校正系统在K=10时系统Bode图，并求出其相位裕度。第八章系统的性能校正第二节串联校正相位滞后－超前校正解

（3）设滞后－超前校正环节的传递函数为第八章系统的性能校正第二节串联校正相位滞后－超前校正解

（4）分别设计相位超前校正部分和滞后部分第八章系统的性能校正第二节串联校正相位滞后－超前校正

（5）校正后系统的对数频率特性解

第八章系统的性能校正第二节串联校正相位滞后－超前校正采用Bode图对焊接机器人焊接头定位系统进行相位滞后－超前校正第八章系统的性能校正第二节串联校正相位滞后－超前校正设计相位滞后－超前校正环节的一般步骤（1）根据给定系统的稳态性能指标，确定系统的开环增益；

（5