合肥工业大学自动控制理论课件6-2概要.ppt

6.3 串联校正：频域分析法 6.3.1 串联超前校正 6.3.2 串联滞后校正 6.3.3 串联滞后-超前校正 用频域分析法设计校正装置的基本思想是： 根据控制系统设计指标要求，首先在超前校正、滞后校正、滞后－超前校正中选择一种校正网络； 按照各项指标计算所选择的校正网络的模型参数； 验证校正后的指标，修正校正网络参数直到满足要求； 最后依据确定的模型参数决定电路中各元件的值。 频域分析法（试探法）根据采用的串联校正装置不同，分为： 串联超前校正 串联滞后校正 串联滞后-超前校正 1．串联超前校正的作用和特点 超前校正的作用： 利用超前校正装置的相角超前特性，补偿原系统过大的滞后相角，提高相角裕度，改善系统的动态特性。 返 回 （1）校正装置提供正相角补偿，改善了系统的相对稳定性，使系统具有一定的稳定裕量。 （4）超前校正提高了系统幅频曲线在高频段的幅值，校正后的系统抗高频干扰能力下降。 超前校正的特点： （2）从对数幅频曲线看，截止频率由校正前的 提高到校正后的 ，使校正后系统频带变宽，动态响应变快。 （3）为了充分利用超前校正装置的相角补偿作用，校正装置的转折频率 和 应分设在校正前截止频率 和校正后截止频率 的两边，最大相角频率 设在 处。 返 回 （1）根据稳态误差的要求，确定原系统的开环增益K； 2. 超前校正的设计步骤 （2）利用已确定的开环增益，计算未校正系统相角裕度 和幅值裕度 ； （4）令校正后的截止频率 。应有 解出 ，再由 求出T。 （6）验算校正后系统的性能指标。 （7）确定超前校正网络的元件值。 （5）确定校正装置的传递函数 设计步骤是按照 主要用于对截止频率 没有具体要求的情况。 注意： （3）由给定的 计算需要产生的最大超前角： ， 根据 ，可以计算出 的数值。 返 回 如果对截止频率 有明确要求，设计步骤可按照 只需要将上述设计步骤中的（3）（4）改为： （4）令未校正系统在 处的幅值 确定 的值；再由 确定 。 （3）令校正装置的最大超前相角频率 等于希望的截止频率 ； 返 回 例6-2 设一单位负反馈系统的开环传递函数为 解： 要求系统的稳态误差系数 ，相角裕度 ，幅值裕度 ，试确定串联超前校正装置。 （1）根据稳态指标要求确定增益K。因为 所以取K=10。该系统的开环增益为20。 （3）确定需要的最大超前角。由 （2）绘出未校正系统的对数幅频特性和对数相频特性曲线,计算未校正系统的性能指标。 求出 需要补偿的相角小于60°，采用超前校正可以达到要求。 由未校正的对数幅频渐近线可知 对数曲线 （4）计算 。 （5）计算T。 （6）写出校正装置的传递函数 两个转折频率分别为： 校正后的开环传递函数： （7）验算校正后系统的性能指标 由 ，求得 由 ，求得 。 再由 ，求得 对数曲线 返 回 例6-3 设一单位负反馈系统的开环传递函数为 解： 要求系统在单位斜坡输入信号作用下的稳态误差 ，开环截止频率 ，相角裕度 ，幅值裕度 ，试确定串联超前校正装置。 （1）首先根据稳态误差的要求，确定K。 （2）画出校正前的对数幅频渐近线，由渐近线可求出 （3）确定最大超前相角频率 。 （4）计算超前校正网络的参数。 由渐近线可知 求得 。并且 取 由 ，求得 K=10 令 对数曲线 （5）超前校正装置的传递函数 （6）检验校正后的性能指标。校正后系统的开环传递函数为 由于在校正过程中，首先确定了校正后的截止频率，然后按照 的顺序计算出校正网络的最大补偿相角，因此，不一定能够保证最终获得的相角裕量满足要求，需要进行校验。 经过计算可得 对数曲线 返 回 当系统要求响应快、超调量小时，可采用串联超前校正。但是，串联超前校正受以下两种情况的限制： 3．超前校正的使用条件 （1）超前校正网络提供的最大相位超前角 一般不应大于60°。在截止频率 附近相角迅速减小的系统，一般不宜采用串联超前校正。（因为随着截止频率的增大，未校正系统的相角迅速减小，在 处需要补偿的相角会很大，超前