控制系统的矫正
- 1 基本概念
- 1.1 矫正的目的
- 1.2 定义
- 1.3 性能指标
- 2 矫正的一般过程
- 2.1 矫正步骤
- 2.2 系统问题规划
- 2.3 矫正方式
- 2.4 基于频率法的串联矫正
1 基本概念
1.1 矫正的目的
对于一个系统未被矫正之前往往性能指标很差，不能满足要求。因此需要对该系统进行矫正，使之满足性能指标。
1.2 定义
被矫正的系统称为被控对象。用于矫正系统的部分称为校正装置。
1.3 性能指标
性能指标包括时域指标和频域指标。
时
域
指
标
{
超
调
量
σ
%
调
节
时
间
t
s
稳
态
误
差
e
s
s
时域指标begin{cases} {超调量 sigma % }\ {调节时间 t_{s}}\ {稳态误差 e_{ss}} end{cases}
时域指标⎩⎪⎨⎪⎧超调量σ%调节时间ts稳态误差ess
频
域
分
析
{
稳
定
裕
量
谐
振
峰
值
A
r
，
频
带
宽
ω
b
，
截
止
频
率
ω
c
频域分析begin{cases} {稳定裕量}\ {谐振峰值 A_{r}，频带宽 omega_{b}，截止频率 omega_{c}} end{cases}
频域分析{稳定裕量谐振峰值Ar，频带宽ωb，截止频率ωc
2 矫正的一般过程
2.1 矫正步骤
- 对被控对应进行分析，分析其性能指标；
- 根据分析结果，选择合适的矫正方式及参数；
- 分析矫正后系统性能，如果符合预期，矫正结束；否则回到2。
2.2 系统问题规划
从频域的角度进行分析过程如下：
- 如果系统稳定且有较满意的暂态响应，但稳态误差太大，这时可以增加低频段的增益来减小稳态误差，同时保持中频段和高频段的特性；
- 如果系统稳定且有满意的误差精度，但其动态性能较差，这时可以改变中频段和高频段，以改变系统的截止频率和角度裕量；
- 如果一个系统动态和静态指标均不能满足要求，就必须改善整个特性，既要增加低频段增益，也要改变中频和高频段的特性。
2.3 矫正方式
有以下四种：
- 串联矫正
- 并联矫正
- 前置矫正
- 补偿矫正
常见的为串联矫正和并联矫正，尤其是串联矫正。
按照分析角度不同，串联矫正也分为基于频率法的串联矫正和基于根轨迹法的串联矫正。
2.4 基于频率法的串联矫正
常常采用以下集中矫正装置：
- 超前矫正；
- 滞后矫正；
- 滞后-超前矫正；
- 其他矫正，这里面分为无源矫正网络和有源矫正网络，而常见PID控制就是属于有源矫正网络。
最后
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