自动控制原理线性系统的校正方法课件.ppt

第六章 线性系统的校正方法 6.1 系统的设计与校正问题 6.2 常用的校正装置及其特性 6.3 串联校正 6.4 反馈校正 6.5 复合校正 -20dB/dec -40dB/dec -60dB/dec 2 6 3.5 反馈校正原理与特点 串联校正 被控对象 反馈校正 前置放大、功率放大 若系统主要动态范围内 成立 前向通道传递函数 6.4 反馈校正 这表明反馈校正特性与未校正系统的特性是一样的。为此，适当选择反馈校正装置的结构和参数可以达到使校正后的系统具有所期望的频率特性。 反馈校正的特点： （1）削弱反馈回路内的非线性的影响。 （2）减少系统的时间常数。 （3）降低系统对参数变化的灵敏度。 （4）抑制系统噪声 串联校正 被控对象 反馈校正 前置放大、功率放大 采用位置反馈 内反馈回路的传递函数 假设 如果 代表伺服电机的传递函数 采用测速发电机与分压器组成的测速反馈 内回路传递函数 当 参数发生变化 增益变化前： 变化后的增量： 相对增量： 7. 画出校正后系统的波特土，并演算相位裕度时候满足要求？如果不满足，则需增大 值，从第3步开始重新进行计算。 该频率 就是校正后系统的开环截止频率，即 6. 确定校正网络的转折频率 例６-1 设一单位反馈系统的开环传递函数为 试设计以超前校正装置，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。 2. 绘制未校正系统的伯特图，由该图可知未校正系统的相位裕量为 也可通过计算获得 解： 1. 根据对静态速度误差系数的要求，确定系统的开环增益K。 当 时，未校正系统的开环频率特性为 未校正系统伯特图 截止频率 0dB 4. 3. 根据相位裕量的要求确定超前校正网络的相位超前角 5. 超前校正装置在 处的幅值为 据此，在为校正系统的开环对数幅值为 对应的频率 ，即校正后系统的截止频率 也可计算 6. 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 校正后系统的截止频率 对应的伯特图中红线所示。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。 校正后系统的框图如图所示，其开环传递函数为 校正后系统框图 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。 超前校正一般虽能较有效地改善动态性能，但未校正系统的相频特性在截止频率附近急剧下降时，若用单级超前校正网络去校正，收效不大。因为校正后系统的截至频率向高频段移动。在新的截止频率处，由于未校正系统的相角滞后量过大，因而用单级的超前校正网络难于获得较大的相位裕量。 由于滞后校正网络具有低通滤波器的特性，因而当它与系统的不可变部分串联相连时，会使系统开环频率特性的中频和高频段增益降低和截止频率减小，从而有可能使系统获得足够大的相位裕度，它不影响频率特性的低频段。 由此可见，滞后校正在一定的条件下，也能使系统同时满足动态和静态的要求。不难看出，滞后校正的不足之处是：校正后系统的截止频率会减小，瞬态响应的速度要变慢；在截止频率处，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 越小越好，但考虑物理实现上的可行性，一般取 为宜。 1. 在系统响应速度要求不高而抑制噪声电平性能要求较高的情况下，可考虑采用串联滞后校正。 2. 保持原有的已满足要求的动态性能不变，而用以提高系统的开环增益，减小系统的稳态误差。 串联滞后校正(基于频率响应法) 如果所研究的系统为单位反馈最小相位系统，则应用频率法设计串联滞后校正网络的步骤如下： 确定开环增益K 稳态误差的要求 画出未校正系统的波特图,并求 伯特图上绘制 曲线 已校