第3讲串联校正详解.ppt

作业 6-5 人有了知识，就会具备各种分析能力， 明辨是非的能力。 所以我们要勤恳读书，广泛阅读， 古人说“书中自有黄金屋。 ”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识， 培养逻辑思维能力； 通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平， 培养文学情趣； 通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。 有许多书籍还能培养我们的道德情操， 给我们巨大的精神力量， 鼓舞我们前进。 谢谢！ 串联超前校正的特点：提供超前相角补偿，但同时在最大超前相角频率处提供分贝增量。校正后系统截止频率比校正前系统截止频率大。 * * 6.3串联校正 6.3.1频率响应法校正设计 设计方法： 分析法 综合法 系统综合、分析法一般是对最小相位系统进行设计 设计指标的提出 频域指标和时域指标的对应 系统设计的一般要求： 开环系统的低频段：决定系统的稳态性能：开环增益尽可能大 开环系统的中频段：决定系统的动态性能：一般要求斜率为-20dB/Dec，并且中频段要宽。 开环系统的高频段：决定系统的复杂性和抗扰性能：要求高频段衰减快。 频率法对系统进行校正的基本思路是：通过所加校正装置，改变系统开环频率特性的形状，即要求校正后系统的开环频率特性具有如下特点： 6.3.2串联超前校正（基于频率响应法） 用频率法对系统进行超前校正的基本原理，是利用超前校正网络的相位超前特性来增大系统的相位裕量，以达到改善系统瞬态响应的目点。 ?中频段的幅频特性的斜率为-20dB/dec,并具有较宽的频带，这一要求是为了系统具有满意的动态性能； ?高频段要求幅值迅速衰减，以较少噪声的影响。 ?低频段的增益满足稳态精度的要求 为此，要求校正网络最大的相位超前角出现在系统的截止频率（剪切频率）处。 用频率法对系统进行串联超前校正的一般步骤可归纳为： ?根据稳态误差的要求，确定开环增益K。 ?根据所确定的开环增益K，画出未校正系统的波特图， 计算未校正系统的相角裕度 ?由给定的相位裕量值 ,计算超前校正装置提供的相位超前量 是用于补偿因超前校正装置的引入，使系统截止频率增大而增加的相角滞后量。 值通常是这样估计的：如果未校正系统的开环对数幅频特性在截止频率处的斜率为-40dB/dec，一般取 如果为-60dB/dec则取 ?根据所确定的最大相位超前角 按 算出 的值。 即 ?确定校正网络的转折频率 ?画出校正后系统的相位裕度 ?计算校正装置在 处的幅值 由未校正系统的对数幅频特性曲线，求得其幅值为 处的频率，该频率 就是校正后系统的开环截止频率 例1 设单位反馈系统，被控对象传递函数为： 解：1）由稳态误差确定开环增益 要求：系统在单位斜坡信号作用下，输出稳态误差： 开环系统截止频率： 相角裕度： 幅值裕度： 试设计串联无源超前网络。 未校正系统开环传递函数 3）根据截止频率的要求，计算超前校正装置参数: 2）计算未校正系统的相角裕度 -900 -1800 4）求得校正环节： 为抵消校正网络的衰减加入增益为4倍放大器，则校正环节为： 5）校正后的系统传递函数为： 6）校验校正后系统的性能指标： 例2. 设一单位反馈系统的开环传递函数为: 试设计超前校正装置，使校正后系统的静态速度误差系数 ,相位裕度 ，增益裕量 不小于10dB。 解：?根据对静态速度误差系数的要求，确定系统的开环增益K。 时，未校正系统的开环频率特性为 当 ?绘制未校正系统的伯特图，如图蓝线所示。由该图可知未校正系统的相位裕量为 *也可计算 ?根据相位裕量的要求确定超前校正网络的相位超前角 ?由公式算出： ?超前校正装置在 处的幅值为 校正系统的开环对数幅值为 对应的频率 这一频率就是校正后系统的截止频率 *也可计算: ?计算超前校正网络的转折频率 为了补偿因超前校正网络的引入而造成系统开环增益的衰减，必须使附加放大器的放大倍数为a=4.2 ?校正后系统的其开环传递函数和框图为： 校正后系统的波德图如图中红线所示。由该图可见，校正后系统的相位裕量为 ，增益裕量 ，均已满足系统设计要求。 基于上述分析，可知串联超前校正有如下特点： ?这种校正主要对未校正系统中频段进行校正，使校正后中频段幅值的斜率为-20dB/dec，且有足够大的相位裕量。 ?超前校正会使系统瞬态响应的速度变快。由例6-1知，校正后系统的截止频率由未校正前的6.3增大到9。这表明校正后，系统的频带变宽，瞬态响应速度变快；但系统抗高频噪声的能力变差。对此，在校正装置设计时必须注意。 处，滞后校正网络会产生一定的相角滞后量。为了使这个滞后角尽可能地小，理论上总希望 两个转折频率