第六章 控制系统的综合与校正
§6.1 概 述
校正方式
根据校正装置在系统中的位置，可分为三种。
➢ 反馈校正 从系统中某一环节引出反馈信号，通过校正装 置 构成局部反馈回路，则称这种形式的校正为(局 部)反馈校正，又称并联校正。采用此种校正方 式时，信号是从高功率点流向低功率点，所以一 R(s般) 采用无源网络。原有部分Go(s) C(s)
校正装置Gc(s)
第六章 控制系统的综合与校正
§6.1 概 述
校正方式
根据校正装置在系统中的位置，可分为三种。
➢ 复合校正 包括按给定量顺馈补偿的复合校正(图a)和按扰 动量前馈补偿的复合校正(图b)。这种复合校正 控制既能改善系统的稳态性能，又能改善系统
的动态性能。
校正装置Gc2(s)
R( s)
校正装置
Gc1(s)
校正装置Gc2(s)
Gf(s)
C(s) 原有部分 Go(s)
R(s)
校正装置 Gc1(s)
原有部分Go(s)
C(s)
(图a)
(图b)
第六章 控制系统的综合与校正
6.2 串联校正装置的形式及特性
串联校正指校正环节Gc(s)串联在原传递函 数方框图的前向通道中，如下图所示。为了减少
零、极点分布，从而改变系统的频率特性，使系统频率
特性的低、中、高频段满足希望的性能或使系统的根轨迹穿越希望的闭
环主导极点，即使得系统满足希望的动、静态性能指标要求。
第六章 控制系统的综合与校正
§6-1 概 述
控制系统的性能指标
静态指标 用系统的稳态误差或开环放大倍数 K 来描述。
动态指标
t 一种是时域指标，通常用调节时间 s 和超调量 M p (或 p % )来描述； 另一种是频域指标，一般用开环系统的相角裕度 和幅值穿越频率
功率消耗，串联校正环节一般都放在前向通道的
前端，即低功率部分。
Xi(s) + -
Gc(s) G(s) Xo(s)
串联校正
Xi(s) + -
Gc(s) G(s) Xo(s)
串联校正
串联校正按校正环节Gc(s)的性质可分为：
(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。
在这几种串联校正中，增益调整的实现比较简 单。例如，在液压随动系统，提高供油压力，即可
实现增益调整。但是，仅仅调整增益，难以同时
满足静态和动态性能指标，其校正作用有限，如
加大开环增益虽可使系统的稳态误差变小，但却使 系统的相对稳定性随之下降。因此，当增益调整不 能满足系统的性能要求时，需要采用其他的校正方 法。
一、相位超前校正
系统的开环增益K↑可以提高系统的响应速度。这是
因为，开环增益的提高会使系统的开环频率特性Gk(j) 的穿越频率c(或称剪切频率)变大，其结果是加大了系 统的带宽b ，而带宽大的系统，响应速度就高。然而，
仅仅增加增益又会使相角裕度(或幅值裕度)减小，从而 使系统的稳定性下降。所以要预先在剪切频率的附近和
第六章 控制系统的综合与校正
§6.1 概 述
频率特性法设计校正装置主要通过伯德图进 行，分为分析法和期望频率特性法。
2.期望频率特性法
先由给定的性能指标确定出期望的对数幅频特性，再由 期望的对数幅频特性减去原系统固有的对数幅频特性，从而 得出需增加的校正装置的对数幅频特性，然后校验校正后系 统的性能，若满足要求，则可确定校正装置的结构和参数， 否则取一裕度更大的期望对数幅频特性，重复上述过程，直 到满足设计要求为止。
第六章 控制系统的综合与校正
§6.1 概 述
校正方式
根据校正装置在系统中的位置，可分为三种。
➢ 串联校正 校正装置串联在前向通道中，这种联接方式简
单易现。为避免功率损失，串联校正装置通常 放
在前向通道中能量较低的部位，多采用有源校 正
R(s)
网络校构正装成置。 G c(s)
C (s ) 原有部分 G o(s )
§6.1 概 述
本章从控制的观点讨论系统的综合 与校正问题。主要考虑的是，当给定的 被控对象不能满足所要求的性能指标时， 如何对原已选定的系统增加必要的元件 或环节，使系统具有满意的性能指标， 即满足稳定、准确、快速性的要求，这
就是系统的综合与校正。
第六章 控制系统的综合与校正
§6.1 概 述
概念：
(剪
c
切频率)
截止频率
K
、幅值裕度
b
和谐振频率
g
来表示，或用闭环系统的谐振峰值 r 来描述。
M
r
、
第六章 控制系统的综合与校正
§6.1 概 述
校正方法
根轨迹法
一般适用于给定性能指标为p%，tp，ts 等时域指
标的情况。
频率特性法 一般适用于给定性能指标为 ,Kg,c,(Mr,b)等频
域指标的情况。
工程上习惯用频率特性法进行校正。
第六章 控制系统的综合与校正
§6.1 概 述
频率特性法设计校正装置主要通过伯德图进 行，分为分析法和期望频率特性法。
1.分析法
根据设计要求和原有系统特性，依靠分析和经验，首先 选择一种校正装置加入到系统中，然后计算校正后系统的品 质指标，如能满足要求，则可确定校正装置的结构和参数， 否则，重选校正装置进行计算，直到满足设计指标满足瞬态和稳态性能时，就必须在系统中 引
入附加校正装置，用来改善系统瞬态和稳态性能。这些为改善系统性
能 而有目的地引入的装置称为校正装置。校正装置是控制器的一部 分。控制系统的校正，就是按给定的系统原有部分和性能指标设计
校正装置。
实质：
校正实质就是通过引入校正装置的零、极点，来改变整个系统的
比它还要高的频率范围内使相位提前一些，这样相位裕
度增大了，再增加增益就不会损害稳定性。基于这种考
虑，为了既能提高系统的响应速度，又能保证系统的其
他特性不变坏，就需对系统进行相位超前校正。
§6.2 串联校正装置的形式及其特性
相位超前校正装置
控制工程基础课件第六章
第六章 控制系统的综合与校正
系统稳定是系统能正常工作的必要条件。但是， 只有稳定性还不能确保系统正常工作，例如，对于 数字控制仿形铣床的进给系统，超调量过大是不允 许的，因为它既影响工件表面粗糙度，又影响刀具 寿命。因此，系统既要稳定，又要能满足所要求的 性能指标，则可考虑对原已选定的系统增加些必要 的元件或环节，使系统能够全面地满足所要求的性 能指标，这就是系统的综合与校正。