自动控制：设计串联滞后-超前校正的步骤详解

本资源是关于自动控制理论的教学课件，由王孝武、方敏和葛锁良三位作者编撰，适用于机械工业出版社2010年出版的教材。课程内容主要围绕如何根据稳态性能要求设计串联滞后-超前校正系统，以下是详细步骤： 1. 确定开环增益K：这是设计过程的基础，开环增益K的选择直接影响系统的稳定性及动态性能。根据系统的具体需求，如响应速度、抑制干扰等，需要找到合适的增益值。 2. 绘制未校正系统的对数幅频特性曲线：通过对系统的幅值和相位特性进行分析，计算出开环截止频率（-20dB/dec的频率点）和相角裕度、幅值裕度，这是评估系统性能的重要依据。 3. 选择校正网络参数：确定校正网络超前部分的交接频率ωb，通常选择在幅值下降从-20dB/dec变为-40dB/dec的转折点附近，以提供必要的相位补偿。 4. 设定新截止频率ωc：基于系统性能指标，比如响应速度和稳定性要求，确定校正后系统的理想截止频率，这个频率通常是系统设计的目标。 5. 计算衰减因子1/α：为了确保新截止频率ωc的实现，需要计算校正网络的衰减因子，该因子关系到校正网络对系统闭环性能的影响。 6. 确定滞后部分的交接频率：根据相角裕度的要求，找到校正网络滞后部分的合适频率，以保证系统稳定性和快速响应。 7. 校正后系统性能验证：最后，通过计算和模拟，验证校正后的系统是否满足所有性能指标，包括闭环增益、相位裕度、幅值裕度等。 整个课程以《自动控制理论》为核心教材，并参考了其他权威著作如胡寿松主编的《自动控制理论》和绪方胜彦的《现代控制工程》等，讲解了自动控制系统的基本组成、工作原理、控制方式以及设计方法，特别是强调了校正技术在提升系统性能中的关键作用。主讲教师平兆武来自合肥工业大学电气与自动化工程学院自动化系，课程内容覆盖了从基础概念到实践应用的广泛范围。