第6章 自動(dòng)控制系統(tǒng)的校正

1、第第6章章 自動(dòng)控制系統(tǒng)的校正自動(dòng)控制系統(tǒng)的校正【內(nèi)容提要【內(nèi)容提要】在系統(tǒng)性能分析的基礎(chǔ)上，當(dāng)系統(tǒng)性能指標(biāo)不能滿足技術(shù)要求時(shí)，就可以對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行校正，以改善系統(tǒng)的性能。本章將從開環(huán)對(duì)數(shù)頻率特性(Bode圖)出發(fā)，去分析串聯(lián)校正對(duì)系統(tǒng)動(dòng)、穩(wěn)態(tài)性能的影響；從傳遞函數(shù)出發(fā)，去分析反饋校正和前饋補(bǔ)償對(duì)系統(tǒng)動(dòng)、穩(wěn)態(tài)性能的影響。并通過BATLAB的SIMULNK模塊，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行仿真，來顯示校正對(duì)系統(tǒng)性能改善的具體情況。若通過調(diào)整參數(shù)仍無法滿足要求時(shí)，則可以在原有的系統(tǒng)中，有目的地增添一些裝置和元件，人為地改變系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和性能，使之滿足所要求的性能指標(biāo)，我們把這種方法稱為“系統(tǒng)校正”（System Comp

2、ensation)。系統(tǒng)校正分類如下表所示：6.1 校正裝置校正裝置6.1.1 6.1.1 無源校正裝置（無源校正裝置（Passive Compensator)Passive Compensator)6.1.2 6.1.2 有源校正裝置（有源校正裝置（Active Compensator)Active Compensator) 6.1.1 無源校正裝置（源校正裝置（Passive Compensator)無源校正裝置通常是由一些電阻和電容組成的兩端口網(wǎng)絡(luò)。表6-1列出了幾種典型的無源校正裝置。無源校正裝置線路簡(jiǎn)單、組合方便、無需外供電源，但本身沒有無源校正裝置線路簡(jiǎn)單、組合方便、無需外供電源，

3、但本身沒有增益，只有衰減；且輸入阻抗較低，輸出阻抗又較高。增益，只有衰減；且輸入阻抗較低，輸出阻抗又較高。6.1.2 有源校正裝置（Active Compensator)有源校正裝置是由運(yùn)放器組成的調(diào)節(jié)器。表有源校正裝置是由運(yùn)放器組成的調(diào)節(jié)器。表6-26-2列出了幾種典列出了幾種典型的有源校正裝置。型的有源校正裝置。有源校正裝置本身有增益，且輸入阻抗高，輸出阻抗低。它的缺有源校正裝置本身有增益，且輸入阻抗高，輸出阻抗低。它的缺點(diǎn)是線路較復(fù)雜，需另外供給電源點(diǎn)是線路較復(fù)雜，需另外供給電源( (通常需正、負(fù)電壓源通常需正、負(fù)電壓源) )。6.2 6.2 串聯(lián)校正串聯(lián)校正串聯(lián)校正串聯(lián)校正(Serie

4、s Compensation)(Series Compensation)是將校正裝置串是將校正裝置串聯(lián)在系統(tǒng)的前向通路中，來改變系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，以達(dá)到改善系聯(lián)在系統(tǒng)的前向通路中，來改變系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，以達(dá)到改善系統(tǒng)性能的方法。統(tǒng)性能的方法。6.2.1 6.2.1 比例比例(P)(P)校正校正(Proportion Compenation(Proportion Compenation) )6.2.2 6.2.2 比例比例- -微分微分(PD)(PD)校正校正(Proportional-(Proportional-Derivative Compensation)(Derivative Compensation

5、)(相位超前校正相位超前校正) )6.2.3 6.2.3 比例比例- -積分積分(PI)(PI)校正校正(Proportional(ProportionalIntegralIntegral Compensation)(Compensation)(相位滯后校正相位滯后校正) )6.2.4 6.2.4 比例比例- -積分積分- -微分微分(PID)(PID)校正校正(Proportional(ProportionalIntegralIntegralDerivativeDerivative Compensation Compensation)()(相位滯后相位滯后- -超前超前校正校正) ) 6.2

6、.1 6.2.1 比例比例(P)(P)校正校正(Proportion Compensation)(Proportion Compensation)圖6-1為一隨動(dòng)系統(tǒng)框圖，圖中 為隨動(dòng)系統(tǒng)的固有部分。其開環(huán)傳遞函數(shù)為： 若其中K1=35，T1=0.2s，T2=0.01s。設(shè)KC=0.5，圖6-2為比例校正對(duì)系統(tǒng)性能的影響。 圖6-1 具有比例校正的系統(tǒng)框圖圖6-2 比例校正對(duì)系統(tǒng)性能的影響 對(duì)應(yīng)對(duì)應(yīng) 的單位階躍響應(yīng)曲線的單位階躍響應(yīng)曲線對(duì)應(yīng)對(duì)應(yīng) 的單位階躍響應(yīng)曲線的單位階躍響應(yīng)曲線降低系統(tǒng)增益后：使系統(tǒng)的相對(duì)穩(wěn)定性改善，超調(diào)量下降，振蕩次數(shù)減少。增益降低為原來的1/2，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)精度變差。綜上

7、所述：降低增益，將使系統(tǒng)的穩(wěn)定性改善，但使系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)精度變差。當(dāng)然，若增加增益，系統(tǒng)性能變化與上述相反。調(diào)節(jié)系統(tǒng)的增益，在系統(tǒng)的相對(duì)穩(wěn)定性和穩(wěn)態(tài)精度之間作某種折衷的選擇，以滿足(或兼顧)實(shí)際系統(tǒng)的要求，是最常用的調(diào)整方法之一。 6.2.2 6.2.2 比例比例- -微分微分(PD)(PD)校正校正(Proportional-(Proportional-Derivative Compensation)(Derivative Compensation)(相位超前校正相位超前校正) )設(shè)Kc=1(為避開增益改變對(duì)系統(tǒng)性能的影響)，同樣為簡(jiǎn)化起見，這里的微分時(shí)間常數(shù)取=T1=0.2s，這樣，系統(tǒng)的開環(huán)

8、傳遞函數(shù)變?yōu)? 圖6-5 比例微分校正對(duì)系統(tǒng)性能的影響 圖圖6-6 6-6 對(duì)應(yīng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為：對(duì)應(yīng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為： 的單位負(fù)反饋系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)曲線的單位負(fù)反饋系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)曲線 結(jié)論：結(jié)論：增設(shè)增設(shè)PDPD校正裝置后：校正裝置后：比例微分環(huán)節(jié)使相位超前的作用，可以抵消慣性環(huán)節(jié)使相位滯比例微分環(huán)節(jié)使相位超前的作用，可以抵消慣性環(huán)節(jié)使相位滯后的不良后果，使系統(tǒng)的穩(wěn)定性顯著改善。后的不良后果，使系統(tǒng)的穩(wěn)定性顯著改善。使穿越頻率使穿越頻率cc提高提高( (由由13.5rad/s13.5rad/s提高到提高到35rad/s)35rad/s)，從而改善，從而改善了系統(tǒng)的快速性，使調(diào)整時(shí)間減少

9、了系統(tǒng)的快速性，使調(diào)整時(shí)間減少( (因因ctscts)。調(diào)整時(shí)間。調(diào)整時(shí)間tsts由由2.52.5秒秒0.10.1秒。秒。比例微分調(diào)節(jié)器使系統(tǒng)的高頻增益增大，而很多干擾信號(hào)都是比例微分調(diào)節(jié)器使系統(tǒng)的高頻增益增大，而很多干擾信號(hào)都是高頻信號(hào)，因此比例微分校正容易引入高頻干擾，這是它的缺點(diǎn)。高頻信號(hào)，因此比例微分校正容易引入高頻干擾，這是它的缺點(diǎn)。比例微分校正對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差不產(chǎn)生直接的影響。比例微分校正對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差不產(chǎn)生直接的影響。綜上所述，比例微分校正將使系統(tǒng)的穩(wěn)定性和快速性改善，但抗綜上所述，比例微分校正將使系統(tǒng)的穩(wěn)定性和快速性改善，但抗高頻干擾能力明顯下降。由于高頻干擾能力明顯下降。由

10、于PDPD校正使系統(tǒng)的相位校正使系統(tǒng)的相位 前移，所以又稱前移，所以又稱它為相位超前校正。它為相位超前校正。 6.2.3 6.2.3 比例比例- -積分積分(PI)(PI)校正校正(Proportional (Proportional Integral Compensation)(Integral Compensation)(相位滯后校正相位滯后校正) )圖6-7 具有比例積分(PI)校正的系統(tǒng)框圖 現(xiàn)設(shè)K13.2，T10.33s，T20.036s，系統(tǒng)固有部分的傳遞函數(shù)為： 如今為實(shí)現(xiàn)無靜差，可在系統(tǒng)前向通路中，功率放大環(huán)節(jié)前，增設(shè)速度調(diào)節(jié)器，其傳遞函數(shù)為： 為了使分析簡(jiǎn)明起見，今取Tc=T

11、1=0.33s。為了簡(jiǎn)明起見，取Kc接近于1，今取Kc=1.3。校正后的傳遞函數(shù)為： 結(jié)論：結(jié)論：由以上分析可見，由以上分析可見，PIPI校正使系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)性能改善，但穩(wěn)定性變差。增校正使系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)性能改善，但穩(wěn)定性變差。增設(shè)設(shè)PIPI校正裝置后：校正裝置后： 在低頻段，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差將顯著減小，從而改善了系統(tǒng)的穩(wěn)在低頻段，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差將顯著減小，從而改善了系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能。態(tài)性能。 在中頻段，相位穩(wěn)定裕量減小，系統(tǒng)的超調(diào)量將增加，降低了在中頻段，相位穩(wěn)定裕量減小，系統(tǒng)的超調(diào)量將增加，降低了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 在高頻段，校正前后的影響不大。在高頻段，校正前后的影響不大。綜上所述，比例積分校

12、正將使系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能得到明顯的改善，但綜上所述，比例積分校正將使系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能得到明顯的改善，但使系統(tǒng)的穩(wěn)定性變差。使系統(tǒng)的穩(wěn)定性變差。 由于由于PIPI校正使系統(tǒng)的相位校正使系統(tǒng)的相位 后移，所以又稱它為相位滯后校正。后移，所以又稱它為相位滯后校正。 【例-】 應(yīng)用MATLAB軟件，分析采用PI調(diào)節(jié)器對(duì)上列系統(tǒng)性能的影響。a)校正前 b)校正后 圖6-9 比例積分(PI)校正對(duì)系統(tǒng)性能的影響 【例-】在如圖6-7所示的系統(tǒng)中，若固有部分的傳遞函數(shù)(對(duì)應(yīng)隨動(dòng)系統(tǒng))為: 如今要求對(duì)斜坡信號(hào)輸入為無靜差，希望將系統(tǒng)校正成型系統(tǒng)(前向通路含兩個(gè)積分環(huán)節(jié))，欲采用PI校正，并設(shè)PI調(diào)節(jié)器傳遞函數(shù)Gc(

13、s)為： 試分析PI校正對(duì)系統(tǒng)性能的影響。解：校正后，系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為： 應(yīng)用MATLAB軟件分析，得到校正前后系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)曲線如圖6-10a、b所示。a為型系統(tǒng)，b為型系統(tǒng)，它們對(duì)階躍響應(yīng)均為無靜差。a) 校正前 b) 校正后 結(jié)論：結(jié)論：比例微分校正能改善系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能，但使高頻抗干擾能力下降；比比例微分校正能改善系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能，但使高頻抗干擾能力下降；比例積分校正能改善系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能，但使動(dòng)態(tài)性能變差；為了能兼得二者例積分校正能改善系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能，但使動(dòng)態(tài)性能變差；為了能兼得二者的優(yōu)點(diǎn)，又盡可能減少兩者的副作用，常采用比例的優(yōu)點(diǎn)，又盡可能減少兩者的副作用，常采用比例- -積分積

14、分- -微分（微分（PIDPID）校）校正。正。 6.2.4 比例-積分-微分(PID)校正(Proportional Integral Derivative Compensation)(相位滯后-超前校正)將此隨動(dòng)系統(tǒng)中固有部分合并后如下圖所示： 圖6-11 具有比例積分微分(PID)校正的系統(tǒng)框圖 常用的辦法就是采用PID校正，今設(shè)PID調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)為： 于是校正后的系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為： 設(shè)T1=Tm=0.2s，并且為了使校正后的系統(tǒng)有足夠的相位裕量，今取T2=10Tx=100.01s=0.1s，Kc=2?，F(xiàn)將以上參數(shù)代入各傳遞函數(shù)式，并畫出對(duì)應(yīng)的對(duì)數(shù)頻率特性曲線(伯德圖)如圖6-1

15、2所示。圖6-12 比例積分微分(PID)校正對(duì)系統(tǒng)性能的影響 結(jié)論：結(jié)論：增設(shè)增設(shè)PIDPID校正裝置后：校正裝置后： 在低頻段，改善了系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能。使對(duì)輸入等速信號(hào)由有在低頻段，改善了系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能。使對(duì)輸入等速信號(hào)由有靜差變?yōu)闊o靜差靜差變?yōu)闊o靜差) )。 在中頻段在中頻段 由于由于PIDPID調(diào)節(jié)器微分部分的作用，調(diào)節(jié)器微分部分的作用，( (進(jìn)行相位超前校進(jìn)行相位超前校正正) )，使系統(tǒng)的相位裕量增加，這意味著超調(diào)量減小，振蕩次數(shù)減少，使系統(tǒng)的相位裕量增加，這意味著超調(diào)量減小，振蕩次數(shù)減少，從而從而HTHHTH改善了系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能改善了系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能( (相對(duì)穩(wěn)定性和快速性均有改善相對(duì)

16、穩(wěn)定性和快速性均有改善) )。 在高頻段，會(huì)降低系統(tǒng)的抗高頻干擾的能力。在高頻段，會(huì)降低系統(tǒng)的抗高頻干擾的能力。 同理，可應(yīng)用MATLAB軟件對(duì)系統(tǒng)性能進(jìn)行分析，圖6-13a、b、c、d為應(yīng)用SIMULINK模塊進(jìn)行仿真分析得到的校正前、后系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)曲線和單位斜坡響應(yīng)曲線。綜上所述，比例積分微分(PID)校正兼顧了系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)性能和動(dòng)態(tài)性能的改善，由于PID校正使系統(tǒng)在低頻段相位后移，而在中、高頻段相位前移，因此又稱它為相位滯后超前校正。 a)校正前（階躍響應(yīng)）b)校正后（階躍響應(yīng)）c)校正前（斜坡響應(yīng)） d)校正后（斜坡響應(yīng)） 6.3 6.3 反饋校正反饋校正反饋校正反饋校正( (Fee

17、dback CompensationFeedback Compensation) )在系統(tǒng)中的形式如圖在系統(tǒng)中的形式如圖6-146-14所示。所示。 圖圖6-14 6-14 反饋校正在系統(tǒng)中的位置反饋校正在系統(tǒng)中的位置 通常反饋校正又可分為硬反饋和軟反饋。通常反饋校正又可分為硬反饋和軟反饋。 在自動(dòng)控制系統(tǒng)中，有時(shí)還將某一輸出量（如轉(zhuǎn)速）經(jīng)電容再在自動(dòng)控制系統(tǒng)中，有時(shí)還將某一輸出量（如轉(zhuǎn)速）經(jīng)電容再反饋到輸入端，如圖反饋到輸入端，如圖6-156-15所示。所示。圖6-15 帶轉(zhuǎn)速負(fù)反饋和轉(zhuǎn)速微分負(fù)反饋的速度調(diào)節(jié)器 由于微分負(fù)反饋只在動(dòng)態(tài)過程中起作用，而在穩(wěn)態(tài)時(shí)不起作用，因此又稱它為軟反饋。反饋

18、校正對(duì)典型環(huán)節(jié)的性能的影響，列于表6-3中。結(jié)論：結(jié)論：環(huán)節(jié)環(huán)節(jié)( (或部件或部件) )經(jīng)反饋校正后，不僅參數(shù)發(fā)生了變化，甚至環(huán)節(jié)經(jīng)反饋校正后，不僅參數(shù)發(fā)生了變化，甚至環(huán)節(jié)( (或部件或部件) )的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)也可能發(fā)生改變。的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)也可能發(fā)生改變。若反饋校正回路的增益 ，則 此時(shí)，該局部反饋回路的特性完全取決于反饋校正裝置 。因此，當(dāng)系統(tǒng)中某些元件的特性或參數(shù)不穩(wěn)定時(shí)，常常用反饋校正裝置將它們包圍，以削弱這些元件對(duì)系統(tǒng)性能的影響?！纠纠? -】圖】圖6-16a6-16a為具有位置負(fù)反饋和轉(zhuǎn)速負(fù)反饋的隨動(dòng)系統(tǒng)的系統(tǒng)為具有位置負(fù)反饋和轉(zhuǎn)速負(fù)反饋的隨動(dòng)系統(tǒng)的系統(tǒng)框圖?？驁D。圖6-16 具有位置

19、負(fù)反饋和轉(zhuǎn)速負(fù)反饋環(huán)節(jié)的隨動(dòng)系統(tǒng)框圖 圖中檢測(cè)電位器常數(shù)K1=0.1V/()。功放及電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速總增益 電動(dòng)機(jī)機(jī)電時(shí)間常數(shù)Tm=0.2s。電動(dòng)機(jī)及齒輪箱的轉(zhuǎn)速位移常數(shù) 轉(zhuǎn)速反饋系數(shù) 試分析增設(shè)轉(zhuǎn)速負(fù)反饋(反饋校正)對(duì)系統(tǒng)性能的影響。解 若系統(tǒng)未設(shè)轉(zhuǎn)速負(fù)反饋環(huán)節(jié)，由圖6-16a可見，系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為： 式中， 此時(shí)系統(tǒng)的階躍響應(yīng)曲線如圖6-17的曲線所示。 當(dāng)系統(tǒng)增設(shè)轉(zhuǎn)速負(fù)反饋環(huán)節(jié)后，系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖可簡(jiǎn)化成圖6-16b。對(duì)照?qǐng)Da和圖b不難發(fā)現(xiàn)，系統(tǒng)仍為典系統(tǒng)，但校正后的系統(tǒng)的階躍響應(yīng)曲線如圖6-17中的曲線所示。 結(jié)論：結(jié)論：比較曲線比較曲線和和，顯然可見，增設(shè)轉(zhuǎn)速負(fù)反饋環(huán)節(jié)后，將使系，顯然可見

20、，增設(shè)轉(zhuǎn)速負(fù)反饋環(huán)節(jié)后，將使系統(tǒng)的位置超調(diào)量統(tǒng)的位置超調(diào)量顯著下降，調(diào)整時(shí)間顯著下降，調(diào)整時(shí)間tsts也明顯減小，系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)也明顯減小，系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能得到了顯著的改善。性能得到了顯著的改善。 6.4 順饋補(bǔ)償以圖以圖6-18(6-18(即圖即圖5-16)5-16)所示的典型系統(tǒng)框圖為例，得出兩種誤差的所示的典型系統(tǒng)框圖為例，得出兩種誤差的拉氏式分別為拉氏式分別為: :跟隨誤差跟隨誤差( (拉氏式拉氏式) ) 見式見式(5-14)(5-14)，H(sH(s)=1)=1 擾動(dòng)誤差擾動(dòng)誤差( (拉氏式拉氏式) )見式見式(5-15)(5-15) 式中，式中， 為擾動(dòng)量作用點(diǎn)前的前向通路中的傳遞函數(shù)；

21、為擾動(dòng)量作用點(diǎn)前的前向通路中的傳遞函數(shù)； 為擾動(dòng)為擾動(dòng)量作用點(diǎn)后面的前向通路中的傳遞函數(shù)。量作用點(diǎn)后面的前向通路中的傳遞函數(shù)。 圖6-18 典型系統(tǒng)框圖 順饋補(bǔ)償就是在系統(tǒng)給定信號(hào)輸入處，引入與順饋補(bǔ)償就是在系統(tǒng)給定信號(hào)輸入處，引入與(s)(s)、D(sD(s) )有關(guān)的量，來作某種補(bǔ)償，以降低系統(tǒng)的誤差的方法。有關(guān)的量，來作某種補(bǔ)償，以降低系統(tǒng)的誤差的方法。 順饋補(bǔ)償又可分為按擾動(dòng)進(jìn)行補(bǔ)償和按輸入進(jìn)行補(bǔ)償，通順饋補(bǔ)償又可分為按擾動(dòng)進(jìn)行補(bǔ)償和按輸入進(jìn)行補(bǔ)償，通常把順饋補(bǔ)償和反饋控制結(jié)合起來的控制方式稱為常把順饋補(bǔ)償和反饋控制結(jié)合起來的控制方式稱為“復(fù)合復(fù)合控制控制”。 6.4.1 6.4.1

22、擾動(dòng)順饋補(bǔ)償擾動(dòng)順饋補(bǔ)償6.4.2 6.4.2 輸入順饋補(bǔ)償輸入順饋補(bǔ)償6.4.3 6.4.3 順饋補(bǔ)償應(yīng)用舉例順饋補(bǔ)償應(yīng)用舉例 6.4.1 6.4.1 擾動(dòng)順饋補(bǔ)償擾動(dòng)順饋補(bǔ)償當(dāng)作用于系統(tǒng)的擾動(dòng)量可以直接或間接獲得時(shí)，可采用如圖6-19所示的復(fù)合控制。 圖6-19 具有擾動(dòng)順饋補(bǔ)償?shù)膹?fù)合控制在如圖6-19所示的系統(tǒng)中，若無擾動(dòng)順饋補(bǔ)償，由擾動(dòng)量產(chǎn)生的系統(tǒng)誤差由式(6-10)已知如今增設(shè)擾動(dòng)順饋補(bǔ)償后，則系統(tǒng)誤差變?yōu)椋?由此可見，因擾動(dòng)量而引起的擾動(dòng)誤差已全部被順饋環(huán)節(jié)所補(bǔ)償由此可見，因擾動(dòng)量而引起的擾動(dòng)誤差已全部被順饋環(huán)節(jié)所補(bǔ)償了，這稱為了，這稱為“全補(bǔ)償全補(bǔ)償”。擾動(dòng)誤差全補(bǔ)償?shù)臈l件是：

23、結(jié)論：含有擾動(dòng)順饋補(bǔ)償?shù)膹?fù)合控制具有顯著減小擾動(dòng)誤差的優(yōu)結(jié)論：含有擾動(dòng)順饋補(bǔ)償?shù)膹?fù)合控制具有顯著減小擾動(dòng)誤差的優(yōu)點(diǎn)，因此在要求較高的場(chǎng)合，獲得廣泛的應(yīng)用點(diǎn)，因此在要求較高的場(chǎng)合，獲得廣泛的應(yīng)用( (當(dāng)然，這是以系統(tǒng)的當(dāng)然，這是以系統(tǒng)的擾動(dòng)量有可能被直接或間接測(cè)得為前提的擾動(dòng)量有可能被直接或間接測(cè)得為前提的) )。6.4.2 輸入順饋補(bǔ)償當(dāng)系統(tǒng)的輸入量可以直接或間接獲得時(shí)，可采用如圖6-20所示的復(fù)合控制。 圖6-20 具有輸入順饋補(bǔ)償?shù)膹?fù)合控制若無輸入順饋補(bǔ)償，由輸入量產(chǎn)生的跟隨誤差由式(6-9)已知增設(shè)輸入順饋補(bǔ)償后，則系統(tǒng)誤差變?yōu)椋?對(duì)應(yīng)跟隨誤差全補(bǔ)償?shù)臈l件是： 采用(給定和擾動(dòng))順饋補(bǔ)償

24、和反饋環(huán)節(jié)相結(jié)合的復(fù)合控制是減小系統(tǒng)誤差(包括穩(wěn)態(tài)誤差和動(dòng)態(tài)誤差)的有效途徑。 6.4.3 順饋補(bǔ)償應(yīng)用舉例【例6-6】 分析如圖6-21所示的水溫控制系統(tǒng)的控制特點(diǎn) 圖6-21 水溫控制系統(tǒng) 由圖可見，此系統(tǒng)的控制對(duì)象為熱交換器，控制水流量的閥門V2為執(zhí)行元件，控制單元為溫度控制器，主反饋環(huán)節(jié)為溫度（流水溫度）負(fù)反饋。系統(tǒng)的組成框圖如圖6-22所示。由圖6-21可見，影響水溫變化的主要原因是水塔水位逐漸降低，造成水流量變化(減少)，而使水溫波動(dòng)(升高)；其次是外界溫度變化，造成熱交換器的散熱情況不同，從而影響熱交換器中的水溫。因此系統(tǒng)的主擾動(dòng)量為水流量的變化。圖6-22 水溫控制系統(tǒng)的組成框圖 此控制系統(tǒng)為保持水溫恒定，采取了三個(gè)措施：采用溫度負(fù)反饋環(huán)節(jié)，由溫度控制器對(duì)水溫進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，若水溫過高，控制器使閥門V2