第 6 章控制系统的设计和校正

线性系统的基本控制规律： 比例（P）积分（I）比例-微分（PD）比例-积分（PI）比例-积分-微分（PID）第6章控制系统的设计和校正校正装置：超前校正，滞后校正，滞后-超前校正校正方式：串联校正，反馈校正和复合校正

1. 时域性能指标 §6.1 概述静态位置误差系数Kp 静态速度误差系数Kv 静态加速度误差系数Ka 稳态误差ess (1) 稳态指标一、系统的性能指标上升时间tr 峰值时间tp 调整时间ts 最大超调量Mp 振荡次数N (2) 动态指标

2. 频域性能指标 §6.1 概述开环截止频率ωc (rad/s) 相角裕量γ(°) 幅值裕量Kg (1) 开环频域指标一、系统的性能指标谐振频率ωr 谐振峰值 Mr 闭环截止频率ωb 闭环带宽0~ωb (2) 闭环频域指标

3. 综合性能指标 §6.1 概述 (1) 误差积分( IE ) (2) 绝对误差积分(IAE) 一、系统的性能指标 (3) 平方误差积分(ISE) (4) 时间与绝对误差乘积积分(ITAE)

4. 各类性能指标之间的关系 §6.1 概述二阶系统的时域性能指标一、系统的性能指标

4. 各类性能指标之间的关系 §6.1 概述二阶系统的频域性能指标一、系统的性能指标

§6.1 概述

§6.1 概述 采用适当方式，在系统中加入一些参数可调整的装置（校正装置），用以改变系统结构，进一步提高系统的性能，使系统满足指标要求。二、系统的校正方式

1. 串联校正——校正装置Gc串联在系统的前向通道 §6.1 概述 2. 反馈(并联)校正——Gc设置在系统的局部反馈通道二、系统的校正方式

3. 前置校正——前馈校正 §6.1 概述 4. 扰动补偿——测量干扰信号，对干扰进行补偿二、系统的校正方式

§6.1 概述 二、系统的校正方式

校正装置按特性分为: §6.1 概述 (1) 超前校正装置正相位特性校正装置输出信号的相位超前输入信号 (2) 滞后校正装置负相位特性三、系统的校正装置 (3) 滞后－超前校正装置校正装置在某一频率范围内具有负的相位特性，在另一频率范围内具有正的相位特性

§6.2 线性系统的基本控制规律 PID控制是比例、积分、微分控制基本PID控制规律： PID控制规律

比例系数或增益 §6.2 线性系统的基本控制规律控制器传递函数：一、比例（P）控制作用系统的特征方程改变系统的闭环极点分布

' ωc ' γ L(ω)/dB §6.2 线性系统的基本控制规律加入比例控制稳态误差变小 20lgKP －20dB/dec 调整时间变小 0 ωc ω －40dB/dec 一、比例（P）控制作用 ψ(ω) 0° -90° 稳定性变差 γ -180° ω

L(w) dB +20dB KP 0dB w rad/s KP KD 微分增益控制器传递函数： §6.2 线性系统的基本控制规律开环零点二、比例微分（PD）控制作用

L(w) dB -20 0dB w 1 rad/s T 1 §6.2 线性系统的基本控制规律积分控制的传递函数开环零点 PI控制器的传递函数：三、积分（I）控制作用极点

§6.2 线性系统的基本控制规律 PID控制的传递函数微分时间四、比例积分微分（PID）控制作用积分时间

§6.2 线性系统的基本控制规律 PID控制的传递函数四、比例积分微分（PID）控制作用实际工业中PID控制器的传递函数为

§6.3 校正装置及其特性 RC超前网络的传递函数：一、超前校正装置衰减串联放大器1/α

L(w)/dB +20 0dB w j w w m s 0 1 1 1 1 - - τ τ a a τ τ 0 0 w w m §6.3 校正装置及其特性校正装置的传递函数：一、超前校正装置超前

L(w)/dB +20 0dB w w m 1 1 τ a τ 0 0 w w m §6.3 校正装置及其特性校正装置的传递函数：高通滤波器一、超前校正装置

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