第六章 自控系统的校正

1. 基本要求

（1）掌握超前、迟后等串联校正网络的特点及其对系统的作用以及校正设计方法。

（2）掌握利用系统开环对数渐近幅频曲线，分析校正装置对原系统性能的影响。

（3）正确理解反馈校正和复合校正的特点及其作用。

2. 内容提要

（1）在系统中加入一些其参数可以根据需要而改变的结构或装置，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。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。

（2）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。

串联校正和反馈校正是适用于反馈控制系统的校正方法，在一定程度上能够使已校正系统满足要求的性能指标。

串联校正简单，易于实现，因此得到了广泛的应用。

（3）串联超前校正是利用校正装置的相角超前补偿原系统的相角迟后，从而增大系统的相角裕度。超前校正具有相角超前和幅值扩张的特点，即产生正的相角移动和正的幅值斜率。超前校正正是通过其幅值扩张的作用，达到改善中频段斜率的目的。故采用超前校正可以增大系统的稳定裕度和频带宽度，提高了系统动态响应的平稳性和快速性。但是，超前校正对提高系统的稳态精度作用不大，且使抗干扰的能力有所降低。串联超前校正一般用于稳态性能已满足要求，但动态性能较差的系统。

但如果未校正系统在其零分贝频率附近，相角迅速减小，例如有两个转角频率彼此靠近(或相等)的惯性环节或一个振荡环节，这就很难使校正后的系统的相角裕度得到改善。或未校正系统不稳定，为了得到要求的相角裕度，超前网络的a值必须选得很大，将造成校正后系统带宽过大，高频噪声很高，严重时系统无法正常工作。

（4）串联迟后校正是利用校正装置本身的高频幅值衰减特性，使系统零分贝频率下降，从而获得足够的相角裕度。迟后校正具有幅值压缩和相角滞后的特点，即产生负的相角移动和负的幅值斜率。利用幅值压缩，有可能提高系统的稳定裕度，但将使系统的频带过小；从另一角度看，迟后校正通过幅值压缩，还可以提高系统的稳定精度。迟后校正一般用于动态平稳性要求严格或稳定精度要求较高的系统。

但为了保证在需要的频率范围内产生有效的幅值衰减特性，要求迟后网络的第一个转折频率1/T足够小，可能会使时间常数大到不能实现的程度。

（5）串联迟后—超前校正的基本原理是利用校正装置的超前部分来增大系统的相角裕度，同时利用迟后部分来改善系统的稳态性能。当要求校正后系统的稳态和动态性能都较高时，应考虑采用迟后—超前校正。

（6）希望特性法仅按对数幅频特性的形状确定系统性能，所以只适合于最小相位系统。希望对数幅频特性的求法如下：

① 根据对系统型别及稳态误差要求，绘制希望特性的低频段；

② 根据对系统响应速度及阻尼程度要求，绘制希望特性的中频段；

③ 根据对系统幅值裕度及高频噪声的要求，绘制希望特性的高频段；

④ 绘制希望特性的低、中频段之间的衔接频段；

⑤ 绘制希望特性的中、高频段之间的衔接频段；

希望对数幅频特性与原系统对数幅频特性相比较，即可得校正装置的对数幅频特性曲线。

（7）反馈校正通过反馈通道传递函数的倒数的特性代替不希望特性，以这种置换的办法来改善控制系统的性能，同时还可以减弱反馈所包围的原有部分特性参数变化对系统性能的影响。

（8）复合校正是在系统的反馈控制回路中加入前馈通路，组成一个前馈控制和反馈控制相结合的系统，按不变性原理进行设计。可分为按扰动补偿和按输入补偿两种方式。

考核知识点：基于频率响应法的串联校正分析法应用。

重点：典型校正环节对系统的校正作用；串联校正的分析法设计。

难点：设计指标转换、设计方法选取、校正结果的验算等。