7-2 控制系统的复合校正

第七章控制系统频域校正（II）主讲人：XXX电话：XXXXXXXXXXXemail:XXX@第七章主要内容7.1校正的基本概念7.2典型校正装置及其特性7.3频域法串联校正串联超前、串联滞后、PID频域校正7.4频域法反馈校正7.5控制系统的复合校正按扰动输入的复合校正、按参考输入的复合校正27-5控制系统的复合校正为什么使用复合校正？1、串联校正或反馈校正满足不了性能指标的要求；2、强扰动，特别是低频扰动情况下；3、稳态精度和响应速度要求高。复合校正：在系统的反馈控制回路中加入前馈通路，组成一个前馈控制和反馈控制相组合的系统，只要参数选择得当，不但系统可以保持稳定，极大的减小乃至消除误差，而且可以控制几乎所有可测扰动。37.5.1

按扰动补偿的复合校正4

G0(s)为固有特性；Gc(s)为校正装置；Gf(s)为扰动与输出间的传递函数；Gd(s)为扰动补偿器。由于扰动信号作用时的误差分量为Ed(s)=

Cd(s)Gc(s)G0(s)Gd(s)Gf(s)C(s)R(s)D(s)令扰动引起的误差为零，则有因此，必有

得到扰动补偿的全补偿条件为

6

例7-5

设按扰动补偿的复合校正随动系统如图所示。图中，K1为综合放大器的传递函数，1/(T1s

+

1)为滤波器的传函，D(s)为负载转矩扰动。试设计前馈补偿装置Gd(s)，使系统输出不受扰动影响。+-K1

1T1s+1Gd(s)Kn

KmC(s)R(s)D(s)Kms(Tms+1)+++7解：由图可见，扰动对系统输出的影响由下式描述：

令

采取上述校正装置，系统输出便在任何时候可不受负载扰动的影响。但是由于Gd(s)的分子次数高于分母次数，故不便于物理实现。若令8

则Gd(s)在物理上便于实现，且达到近似全补偿要求，即在扰动信号作用的主要频率内进行了全补偿。此外，若取

则由扰动对输出影响的表达式可见：在稳态时，系统输出完全不受扰动的影响。这就是所谓稳态全补偿，它在物理上更易于实现。突出特点：校正装置只与扰动作用点之前的装置有关。97.5.2按输入补偿的复合校正

设按输入补偿的复合控制系统如图示。G0(s)为固有特性，Gc(s)为前向校正特性，Gr(s)为输入补偿器。如果选择前馈补偿装置的传函

+-Gc(s)G0(s)Gr(s)C(s)R(s)++系统的输出量为------对输入信号的误差全补偿条件。10

则C(s)=R(s)表明系统的输出量在任何时刻都可以完全无误地复现输入量，具有理想的时间响应特性。为了说明前馈补偿装置能够完全消除误差的物理意义，误差的表达式为

上式表明，在Gr(s)=1/G0(s)成立的条件下，恒有E(s)≡0；前馈补偿装置Gr(s)的存在，相当于在系统中增加了一个输入信号Gr(s)R(s)，其产生的误差信号与原输入信号R(s)产生的误差信号相比，大小相等而方向相反。突出特点：校正装置只与系统的固有特性G0(s)有关，与其他无关。11

例7-6

设复合校正随动系统如图所示。试选择前馈补偿方案和参数，并作误差分析。

解：(1)根据输入全补偿条件得到

如果取

2=T2/K2，1=1/K2，则由输入信号的一阶微分与二阶微分构成完全补偿。

K1

T1s+1Gr(s)C(s)R(s)K2s(T2s+1)

如果取

2=0，1=1/K2，则仅由输入信号的一阶微分构成近似补偿。

(2)误差分析

选择

2=T2/K2，

1=1/K2，则E(s)

0，复合校正系统对任何形式的输入信号均不产生误差。

如果取

2=0，1=1/K2误差传函为：13可以看出，两种信号作用下误差分别为零和确定的值，相当于系统是II型别系统。但是，回路中却仅有一个积分器，是I型系统。为什么会