设计控制系统校正的优化方法

控制系统的校正设计是以系统的性能指标为依据的， 性能指标的形式不同， 所采用的校正设计方法就不同。 如果性能指标是单位阶跃响应的峰值时间、 调节时间、 超调量、 阻尼比及稳态误差等时域特征量， 则通常采用时域校正法， 较为常见的方法为根轨迹校正法； 如果性能指标是系统的相位裕度、 幅值裕度、 静态误差系数等频域特征量， 则采用频域校正法。

1. 根轨迹校正法

控制系统引入校正装置之后， 就可以改变系统的开环和闭环传递函数的结构， 从而改变系统开环和闭环零、 极点在复平面上的分布情况， 并最终达到调整系统的动态和稳态性能的目的。 根轨迹法可以作为一种分析方法， 可以用于设计校正装置的结构参数， 使引入校正装置之后系统的性能向着有利的方向改变， 其本质上是利用根轨迹对闭环极点进行配置的过程。

2. 频域校正法(https://www.xing528.com)

伯德图是控制系统分析方法当中一种重要的分析工具， 系统开环传递函数伯德图中的相位裕度和幅值裕度直接反映控制系统的动态和稳态特性。 采用串联校正方式引入校正装置，校正装置将以线性叠加的形式改变校正后系统的开环幅频特性和相频特性， 从而改变系统的幅值裕度和相位裕度， 可以利用这一便利， 以期望的幅值裕度和相位裕度作为约束， 来设计合适的校正装置。 在反馈控制系统中， 根据求解问题的类型不同， 有分析法和综合法两种校正装置设计方法。

分析法是由设计者根据控制系统的特性和一定的工程经验设定一个校正装置， 并得到校正后系统的开环传递函数， 然后验证系统的特性是否满足设计指标的要求。 如果不满足要求， 则修改校正网络， 直至满足要求。

综合法是根据设计的性能指标要求确定系统期望的开环传递函数， 然后和原有的传递函数作比较， 最终确定出满足性能要求的校正装置。 不论是分析法还是综合法， 校正系统的设计过程一般只适用于最小相位系统。