应当指出，不论是分析法或综合法，其设计过程 一般仅适用于最小相位系统。 在频域内进行系统设计，是一种间接设计方法。 因为设计结果满足的是频域指标，而不是时域指标。 然而，在频域内进行设计又是一种简便的方法，在伯 德图上虽然不能严格定量地给出系统的动态性能，但 却能方便地根据频域指标确定校正装置的参数，特别 是对已校正系统的高频特性有要求时，采用频域法校 正较其它方法更为简便。
1 aTs Gc ( s ) 1 Ts

（1）零极点分布图：
∵a 1
1/T
1/aT
0
∴零点总是位于极点之右，二者的距离由常
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数a决定。零点的作用大于极点，故为超前网络。
（2）对数频率特性曲线： L()/dB 20dB/dec
1 aTs Gc ( s ) 1 Ts
20lga
如下图系统开环伯德图: L()/dB
cห้องสมุดไป่ตู้

G(s) G(s)/k1
()
180

=0
3
其中G(s)是根据给定的稳态误差指标设计的，但此时的 相角裕度 =0，系统处于稳定边界上，不能正常工作。 如把G(s)所对应的系统称为未校正系统，虽然可以通过
减小未校正系统的开环放大系数使相角裕度增加，如
4
加入校正装置后使未校正系统的缺陷得到补偿，这 就是校正的作用。 6.1.2 校正方式 常用的校正方式有串联校正、反馈校正、前馈校 正和复合校正四种。 串联校正装置一般接在系统误差测量点之后和放大 器之前，串接于系统前向通道之中；反馈校正装置接 在系统局部反馈通道之中。
串联 校正 控制 器 对 象
8
在控制系统设计中，常用的校正方式为串联校正 和反馈校正两种。究竟选用哪种校正方式，取决于系 统中的信号性质、技术实现的方便性、可供选用的元 件、抗扰性要求、经济性要求、环境使用条件以及设 计者的经验等因素。 串联校正：装置简单，调整灵活，成本低。 反馈校正：其输入信号直接取自输出信号，校正 装置费用高，调整不方便，但是可以获得高灵敏度与 高稳定度。
6.2 典型校正装置 6.2.1 典型无源超前校正网络 超前校正网络的电路图如下图所示。图中， U1 为 11 输入信号，U2为输出信号。
如果输入信号源的内阻 为零，而输出端的负载阻抗 为无穷大，则无源超前网络 的传递函数可写为
1 1 aTs Gc ( s ) a 1 Ts
C
U1
R1
6.1
校正的基本概念
6.1.1 校正的定义 1.被控对象 被控对象和控制装置同时进行设计是比较合理的。 充分发挥控制的作用，往往能使被控对象获得特殊的、 良好的技术性能，甚至使复杂的被控对象得以改造而变 得异常简单。某些生产过程的合理控制可以大大简化工 艺设备。然而，相当多的场合还是先给定受控对象，之 后进行系统设计。但无论如何，对受控对象要作充分的 了解是不容置疑的。 了解对象的工作原理和特点，如哪些参数需要控制 ，哪些参数能够测量，可通过哪几个机构进行调整，对 1 象的工作环境和干扰等等。
6
前馈校正
控制器
对象
前馈校正可以单独作用于开环控制系统，也可以作为 反馈控制系统的附加校正而组成复合控制系统。 复合校正方式是在反馈控制回路中，加入前馈校 正通路，组成一个有机整体，有按扰动补偿的复合控 制形式和按输入补偿的复合控制形式。
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Gn ( s )
G1(s)
G2(s)
Gr(s)
G1(s) G2(s)
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6.1.3 设计方法 在线性控制系统中，常用的校正装置设计方法有 分析法和综合法两种。 分析法又称试探法。用分析法设计校正装置比较 直观，在物理上易于实现，但要求设计者有一定的工 程设计经验，设计过程带有试探性。 综合法又称期望特性法。这种设计方法从闭环系 统性能与开环系统特性密切相关这一概念出发，根据 性能指标要求确定出希望开环特性的形状，然后与系 统原有开环特性相比较，从而确定校正方式、校正装 置的形式和参数。综合法有广泛的理论意义，但希望 的校正装置传函可能相当复杂，在物理上难以实现。 10
1 T
0
1 aT

()
0
m
m

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显然，超前网络对频率在1/aT至1/T之间的输入信号 有明显的微分作用，在该频率范围内，输出信号相角比 输入信号相角超前，超前网络的名称由此而得。当频率 等于最大超前角频率 m时，相角超前量最大，以m表 示，而m又正好是 1 =1/aT和2 =1/T的几何中点。现证 明如下： c ( ) arctanaT arctanT
2.性能指标 自动控制系统是根据它所完成的具体任务设计的。 任务不同，对自动控制系统性能的要求也不同。 常见的时域指标有： ess p% tr ts 系统的无差度N 等； 常见的频域指标有： c h 20lgh 和 r b Mr等。 性能指标不应当比完成所需要的指标更高。如调速 系统对平稳性和稳态精度要求严格，而随动系统则对快 速性期望更高。 3.改善系统性能的方法 在进行系统设计时，常常遇到初步设计出来的系统 2 不能满足已给出的所有性能指标的要求。
反馈校正
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前馈校正或顺馈校正，是在系统主反馈回路之外 采用的校正方式。这种校正方式的作用相当于对给定 值信号进行整形或滤波后，再送入系统；另一种前馈 校正装置接在系统可测扰动作用点与误差测量点之间， 对扰动信号进行直接或间接测量，并经变换后接入系 统，形成一条附加的对扰动影响进行补偿的通道。
前馈 校正 控制 器 对 象
R2
U2
式中
R1 R2 a 1 R2 R1 R2 T C R1 R2
分度系数 时间常数
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采用无源超前网络进行串联校正时，校正后系统的 开环放大系数要下降 a倍，这样就满足不了稳态误差的 要求，因此网络对开环放大系数的衰减需由提高放大器 放大系数来补偿。现设网络对开环放大系数的衰减已由 提高放大器放大系数所补偿，则无源超前网络的传递函 数可写为 j
特性曲线G(s )/k1所示，但稳态误差也要随之增加，所 以开环放大系数是不能减小的。而改变未校正系统的 其它参数都是比较困难的。这样就得在原系统的基础 上采取另外一些措施，即对系统加以“校正”。 所谓的“校正”，就是在原系统中加入一些参数 可以根据需要而改变的机构或装置，使系统整个特性 发生变化，从而满足给定的各项性能指标。这一附加 的装置称为校正装置。