loading第七章 系统的综合与校正
◆ 本章学习目标
1、了解系统时域性能指标、频域性能指标和综合性能指标的概念；了解频域性能指标和时域性能指标的关系。
2、了解系统校正的基本概念；了解各种校正的特点。 3、了解相位超前校正装置、相位滞后校正装置和相位滞后-超前校正装置的模型、频率特性及有关量的概念、求法及意义；了解各种校正装置的频率特性设计方法。
4、了解反馈校正和前馈校正的定义、基本形式、作用、特点。
◆ 本章教学内容
1、系统的综合与校正的实质。
2、系统时域性能指标、频域性能指标和综合性能指标的概念及其之间的关系。
3、串联校正。 4、并联校正。
◆ 本章重点
1、各种串联校正装置的模型、频率特性及有关量的概念、求法及意义。
2、反馈校正、前馈校正的定义、基本形式、作用和特点。
◆ 本章难点
各种串联校正装置的频率特性设计方法。
◆ 本章学习方法建议及参考资料
1、熟悉各名词、术语的含义，掌握基本概念。 2、掌握典型校正方法。
7.1.1 控制系统校正的一般概念
控制系统的分析，是对已知结构和参数的系统通过所建立的数学模型，利用时间响应、频率响应等方法进行了瞬态和稳态特性的分析。
控制系统的设计，即在给定控制系统性能要求的条件下，设计系统的结构和参数。
控制系统的校正，就是系统中加入一些参数可以根据需要而改变的机构和装置，使系统整个特性发生变化，从而满足各种给定的性能指标。
系统的综合与校正，是指按控制系统应具有的性能指标，寻求能够全面满足这些性能指标的校正方案以及合理地确定元件的参数值。
1、校正的实质
系统的结构和参数：是指系统的被控对象和执行元件、反馈元件、放大元件等组成情况和它们的参数。
控制系统的校正：指在控制系统的结构和参数确定的情况下，按照对系统提出的性能指标，设计计算附加的校正装置和元件，使系统能达到要求。设计和计算这些装置的过程，就称为系统校正。而进行校正所采用的元件或装置，称为校正装置和校正元件。
2、性能指标
（1）时域性能指标
① 瞬态性能指标：上升时间tr、峰值时间tp、最大超调量Mp、调整时间ts
② 稳态性能指标：稳态误差ess 如图7.1.1-1所示。
（2）频域性能指标：幅值裕度Kg、相位裕度g、零频值M（0）、零频带宽止频率
、复现带宽0～、截止带宽0～
、闭环谐振峰值Mr、谐振频率
、截
如图7.1.1-2所示。
（3）综合性能指标（误差准则）
3、系统校正的分类
设计的方法很多，按考虑问题的出发点之不同而异。 （1）按最终的性能指标
一种是使系统达到最好的目标，即优化设计；另一种就是使系统达到所提出的某项或某几项指标，即特性设计。
（2）按校正装置的构成
如用无源校正装置以改善系统的动态性能，称为无源校正。无源校正装置又可分为超前校正装置，滞后校正装置及超前-滞后校正装置。用有源校正装置改善系统的动态性能，称为有源校正。
（3）按所采用的设计工具
如用波德图或奈奎斯特图作为设计工具，称为频率特性设计法；如用根轨迹图，称为根轨迹设计法。
（4）按校正装置处于系统中的位置
如果校正装置与前向通路传递函数串接，称为串联校正。包括：① 增益调整、② 相位超前校正、③ 相位滞后校正、④ 相位滞后－超前校正、⑤ PID校正。
校正装置置于反馈通路中，称为反馈校正或并联校正。包括：① 反馈校正、② 顺馈校正。
4、系统设计的一般准则
用频率法进行设计时，通常均在开环波德图上进行。
由于对系统性能指标的要求最终可归结为对系统开环频率特性的要求，因而系统设计的实质就是对开环波德图进行整形。其通常的要求为：
（1）低频段：反映系统稳态误差（准确性）情况。（系统型次和增益）希望提供尽可能高的增益，用最小的误差来跟踪输入。
（2）中频段（增益交点频率附近的频段）：反映系统的瞬态特性（快速性、稳定性）。幅频特性曲线应当限制在-20db/dec左右，以保证系统的稳定性。
（3）高频段：反应系统抗高频干扰的能力。开环幅频特性曲线尽可能快地衰减，以减小高频噪声对系统的干扰。
7.1.2 基本校正方法
校正：就是给系统附加一些具有某些典型环节特性的电网络、模拟运算部件及测量装置等，靠这些环节的配置来有效地改善整个系统的性能，借以达到要求的指标。