分析校正裝置的作用

A. 常用的電氣校正裝置

控制工程中用得最廣的是電氣校正裝置，它不但可應用於電的控制系統， 而且通過將非電量信號轉換成電量信號，還可應用於非電的控制系統。控制系統 的設計問題常常可以歸結為設計適當類型和適當參數值的校正裝置。校正裝置可 以補償系統不可變動部分（由控制對象、執行機構和量測部件組成的部分）在特 性上的缺陷，使校正後的控制系統能滿足事先要求的性能指標。常用的性能指標 形式可以是時間域的指標，如上升時間、超調量、過渡過程時間等（見過渡過程）， 也可以是頻率域的指標，如相角裕量、增益裕量（見相對穩定性）、諧振峰值、 帶寬（見頻率響應）等。 常用的串聯校正裝置有超前校正、滯後校正、滯後-超前校正三種類型。 在許多情況下,它們都是由電阻、電容按不同方式連接成的一些四端網路。各類 校正裝置的特性可用它們的傳遞函數來表示，此外也常採用頻率響應的波德圖來 表示。不同類型的校正裝置對信號產生不同的校正作用，以滿足不同要求的控制 系統在改善特性上的需要。在工業控制系統如溫度控制系統、流量控制系統中， 串聯校正裝置採用有源網路的形式，並且製成通用性的調節器，稱為PID（比例 -積分-微分）調節器，它的校正作用與滯後-超前校正裝置類同。 自動控制原理課程設計 第一章 課程設計的目的及題目 -2- 一、課程設計的目的及題目 1.1 課程設計的目的 1）掌握自動控制原理的時域分析法，根軌跡法，頻域分析法，以及各種補 償（校正）裝置的作用及用法，能夠利用不同的分析法對給定系統進行性能分 析，能根據不同的系統性能指標要求進行合理的系統設計，並調試滿足系統的 指標。 2）學會使用MATLAB 語言及Simulink 動態模擬工具進行系統模擬與調試。 1.2 課程設計的題目 已知單位負反饋系統的開環傳遞函數 0 K ( ) ( 1 0 ) ( 6 0 ) G S S S S    ，試用頻率法 設計串聯超前——滯後校正裝置，使（1）輸入速度為 1 r ad s 時，穩態誤差不大 於 1 126 rad 。(2)相位裕度 0 3 0   ，截止頻率為 20 rad s 。（3）放大器的增益不 變。 自動控制原理課程設計 第二章 課程設計的任務及要求 -3- 二、課程設計的任務及要求 2.1 課程設計的任務 設計報告中，根據給定的性能指標選擇合適的校正方式對原系統進行校正 （須寫清楚校正過程），使其滿足工作要求。然後利用MATLAB 對未校正系統和 校正後系統的性能進行比較分析，針對每一問題分析時應寫出程序，輸出結果圖 和結論。最後還應寫出心得體會與參考文獻等。 2.2 課程設計的要求 1）首先，根據給定的性能指標選擇合適的校正方式對原系統進行校正，使 其滿足工作要求。要求程序執行的結果中有校正裝置傳遞函數和校正後系統開環 傳遞函數，校正裝置的參數T，  等的值。 2）利用MATLAB 函數求出校正前與校正後系統的特徵根，並判斷其系統是 否穩定，為什麼? 3）利用MATLAB 作出系統校正前與校正後的單位脈沖響應曲線，單位階躍 響應曲線，單位斜坡響應曲線，分析這三種曲線的關系。求出系統校正前與校正 後的動態性能指標σ%、tr、tp、ts 以及穩態誤差的值，並分析其有何變化。 4）繪制系統校正前與校正後的根軌跡圖，並求其分離點、匯合點及與虛軸 交點的坐標和相應點的增益 K  值，得出系統穩定時增益 K  的變化范圍。繪制系 統校正前與校正後的Nyquist 圖，判斷系統的穩定性，並說明理由。 5）繪制系統校正前與校正後的Bode 圖，計算系統的幅值裕量，相位裕量， 幅值穿越頻率和相位穿越頻率。判斷系統的穩定性，並說明理由。 自動控制原理課程設計

B. 超前校正裝置和滯後校正裝置的傳遞函數有何不同他們多利用校正裝置的什麼特性對系統進行校正

1、校正作用的作用因素不同。

超前校正：Gc（s）=(a*Td*s+1)/(a*(Td*s+1)).其中a>1， a越大，校正作用越強

滯後校正：Gc(s)=(B*T*s+1)/(T*s+1),其中B<1。

2、利用的原理不一樣。

超前校正：利用相角超前特性增大相角裕量，利用正斜率幅頻特性提高幅穿（截止）頻率，從而改善暫態性能。應選擇裝置的最大超前角頻率等於系統的幅穿頻率。

滯後校正：利用幅值衰減特性，使截止頻率下降，從而增大穩定裕量，改善響應的平穩性，但快速性降低。

超前校正裝置利用相角超前特性，滯後校正裝置利用幅值衰減特性。

(2)分析校正裝置的作用擴展閱讀：

超前校正的校正裝置：

傳遞函數為的一類串聯校正在超前校正裝置上輸人入一個正弦信號，則其輸出量也是一個正弦信號，但在相位上超前於輸入信號一個角度，超前校正之名即源於此.。

在復平面上，超前校正裝置的特點是其傳遞函數的零點總是位於極點的右方。超前校正裝置基本上是一個高通濾波器，主要作用是能使控制系統的瞬態響應得到顯著改善，但不能顯著改善穩態精度。同時，如果存在雜訊，則引入超前校正的結果會降低控制系統的信噪比，圖中為用電阻、電容元件構成的一個超前校正網路.

C. 簡述校正裝置對系統性能的影響

控制系統設計控制系統沒計包括信號處理及放大電路、校正裝置、伺服電動機驅動電路等的詳細設計，如果採用計算機數字控制，還應包括介面電路及控制器演算法軟體的設計。控制系統設計中應注意各環節參數的選擇及與機械系統參數的匹配，以使系統具有足夠的穩定裕度和快速響應性，並滿足精度要求。

D. 超前校正裝置和滯後校正裝置各利用校正裝置的什麼特性對系統進行校正

1.超前校正的目的是改善系統的動態性能，實現在系統靜態性能不受損的前提下，提高系統的動態性能。通過加入超前校正環節，利用其相位超前特性來增大系統的相位裕度，改變系統的開環頻率特性。一般使校正環節的最大相位超前角出現在系統新的穿越頻率點。
2.滯後校正通過加入滯後校正環節，使系統的開環增益有較大幅度增加，同時又使校正後的系統動態指標保持原系統的良好狀態。它利用滯後校正環節的低通濾波特性，在不影響校正後系統低頻特性的情況下，使校正後系統中高頻段增益降低，從而使其穿越頻率前移，達到增加系統相位裕度的目的。
3.滯後-超前校正適用於對校正後系統的動態和靜態性能有更多更高要求的場合。施加滯後-超前校正環節，主要是利用其超前部分增大系統的相位裕度，以改善系統的動態性能；利用其滯後部分改善系統的靜態性能。

E. 為什麼要做動平衡校正，它有什麼好處

平衡機是測量旋轉物體(轉子)不平衡量大小和位置的機器。任何轉子在圍繞其軸線旋轉時，由於相對於軸線的質量分布不均勻而產生離心力。這種不平衡離心力作用在轉子軸承上會引起振動，產生雜訊和加速軸承磨損，以致嚴重影響產品的性能和壽命。電機轉子、機床主軸、內燃機曲軸、汽輪機轉子、陀螺轉子和鍾表擺輪等旋轉零部件在製造過程中，都需要經過平衡才能平穩正常地運轉。根據平衡機測出的數據對轉子的不平衡量進行校正，可改善轉子相對於軸線的質量分布，使轉子旋轉時產生的振動或作用於軸承上的振動力減少到允許的范圍之內。因此，平衡機是減小振動、改善性能和提高質量的必不可少的設備。通常，轉子的平衡包括不平衡量的測量和校正兩個步驟，平衡機主要用於不平衡量的測量，而不平衡量的校正則往往藉助於鑽床、銑床和點焊機等其他輔助設備，或用手工方法完成。有些平衡機已將校正裝置做成為平衡機的一個部分。重力式平衡機和離心力式平衡機是兩類典型的平衡機。重力式平衡機一般稱為靜平衡機。它是依賴轉子自身的重力作用來測量靜不平衡的。重力式平衡機僅適用於某些平衡要求不高的盤狀零件。對於平衡要求高的轉子，一般採用離心式單面或雙面平衡機。離心式平衡機是在轉子旋轉的狀態下，根據轉子不平衡引起的支承振動，或作用於支承的振動力來測量不平衡。其按校正平面數量的不同，可分為單面平衡機和雙面平衡機。單面平衡機只能測量一個平面上的不平衡(靜不平衡)，它雖然是在轉子旋轉時進行測量，但仍屬於靜平衡機。雙面平衡機能測量動不平衡，也能分別測量靜不平衡和偶不平衡，一般稱為動平衡機。離心力式平衡機按支承特性不同，又可分為軟支承平衡機和硬支承平衡機。平衡轉速高於轉子一支承系統固有頻率的稱為軟支承平衡機。這種平衡機的支承剛度小，感測器檢測出的信號與支承的振動位移成正比。平衡轉速低於轉子一支承系統固有頻率的稱為硬支承平衡機，這種平衡機的支承剛度大，感測器檢測出的信號與支承的振動力成正比。平衡機的主要性能用最小可達剩餘不平衡量，和不平衡量減少率兩項綜合指標表示。前者是平衡機能使轉子達到的剩餘不平衡量的最小值，它是衡量平衡機最高平衡能力的指標；後者是經過一次校正後所減少的不平衡量與初始不平衡量之比，它是衡量平衡效率的指標，一般用百分數表示。在現代機械中，由於撓性轉子的廣泛應用，人們研製出了撓性轉子平衡機。這類平衡機必須在轉子工作轉速范圍內進行無級調速；除能測量支承的振動或振動力外，還能測量轉子的撓曲變形。撓性轉子平衡機有時安裝在真空防護室內，以適合汽輪機之類轉子的平衡，它配備有抽真空系統、潤滑系統、潤滑油除氣系統和數據處理用計算機系統等龐大的輔助設備。根據大批量生產的需要，對特定的轉子能自動完成平衡測量和平衡校正的自動平衡機，以及平衡自動線，現代已大量的裝備在汽車製造、電機製造等工業部門。

F. 如何充分發揮滯後--超前校正裝置的作用

G. 分析法的校正裝置是什麼

校正的方法有稱量法和相對校正法。稱量法的原理是，稱量一定溫度下校正容器中容納或放出純水的質量，根據該溫度下純水的密度即可計算出被校正容器的實際容積。

數學思想：從求證的不等式出發，「由果索因」，逆向逐步找這個不等式成立需要具備的充分條件。

事物都有自己的原因和結果。從結果來找原因，或從原因推導結果，就是找出事物產生、發展的來龍去脈和規律，這就起到了證明論點的合理性和正確性的作用。

基本思想是：由未知探需知，逐步推向已知。

主要釋義：

1.從求解的問題出發，正確地選擇出兩個所需要的條件，依次推導，一直到問題得到解決的解題方法叫做分析法。

2.用分析法解題時如果解題所需要的兩個條件，（或其中一個條件）是未知的時候，就要分別求解找出這兩個（或一個）的條件，一直到問題都是已知的時候為止。

3.分析法指從要證的結論出發，逐步尋求使它成立的充分條件，直到歸結為判定一個顯然成立的條件（已知量、定義、公理、定理、性質、法則等）為止，從而證明論點的正確性、合理性的論證方法。也稱為因果分析、逆推證法或執果索因法。

H. 電能質量分析檢定裝置的作用是什麼

您好：
電能質量分析檢定裝置主要作用就是對系統的電能質量進行檢測。通過數據及圖形方式對檢測的電能質量（諧波、功率因數、頻率、電流、相位差）進行直觀的指示。

I. 什麼是超前校正裝和滯後校正裝置

超前校正裝置：是一種利用控制系統中的超前校正方法的裝置，使用時需要獲得校正指標，一般用電阻和電容就可連接而成。

滯後校正裝置：具有滯後相位特性的校正裝置叫滯後校正裝置，又稱之為積分校正裝置。滯後校正對系統中高頻噪音有削弱作用，增強抗干擾能力。

利用滯後校正的這一低通濾波所造成的高頻衰減特性，降低系統的截止頻率（也稱穿越頻率），提高系統的相位裕度，以減小系統的超調量，改善系統的穩定性，這是滯後校正的作用之一。

為了避免滯後環節的負相位對相位裕度影響，應盡量使網路的最大滯後相位遠離系統的截止頻率。其目的是保持未校正系統在要求的開環剪切頻率附近的相頻特性曲線基本不變。由此可知選擇滯後校正環節零極點的准則就是，使零極點盡量遠小於截止頻率，以降低相角滯後所帶來的影響。

(9)分析校正裝置的作用擴展閱讀：

滯後校正對系統的影響和限制

一、影響：

1、改善了系統的相位裕量和增益裕量，提高了系統的相對穩定性；

2、減小了系統的最大超調量，但上升時間等增大；

3、本身對系統的穩態誤差沒有影響，但由於對中高頻段幅值的衰減，所以可以提高低頻段的幅值，提高穩態性能。

二、限制：

當系統在低頻段相頻特性上找不到滿足系統相位裕量點時，不能用相位滯後校正。

參考資料來源：網路-超前校正裝置

參考資料來源：網路-滯後校正

J. 自動控制原理中如何選用校正裝置的類型

1、採用串聯校正往往同時需要引入附加放大器，以提高增益並起隔離作用。
2、對於並聯校正，版信號總是從功率權較高的點傳輸到功率較低的點，無須引入附加放大器，所需元件數目常比串聯校正為少。在控制系統設計中採用哪種校正，常取決於校正要求、信號性質、系統各點功率、可選用的元件和經濟性等因素。