2-6-5自动操纵system工程设计.ppt

并联校正（反馈校正） 3 反馈校正的设计 对于反馈校正系统，被反馈包围部分的传递函数为 整个系统的开环传递函数为 由上式可见，引入局部负反馈后，原系统的开环传递函数G1(s)G2(s)G3(s)，降低了1+G2(s)Gc(s)倍。当被包围部分G2(s)内部参数变化或受到作用于G2(s)上的干扰影响时，由于负反馈的作用，将其影响下降1+G2(s)Gc(s)倍，从而得到有效抑制。 如果反馈校正包围的回路稳定(即回路中各环节均是最小相位环节)，可以用对数频率特性曲线来分析其性能。可得其频率特性为 若选择结构参数，使 G(jω)可近似为 在这种情况下，G2(jω)部分的特性几乎被反馈校正环节的特性取代，反馈校正的这种取代作用，在系统设计中常常用来改造不期望的某些环节，达到改善系统性能的目的。 例 * * 串联滞后-超前校正，实质上综合应用了滞后和超前校正各自的特点，即利用校正装置的超前部分来增大系统的相位裕度，以改善其动态性能；利用它的滞后部分来改善系统的静态性能，两者分工明确，相辅相成。 串联滞后-超前校正 这种校正方法兼有滞后校正和超前校正的优点，即已校正系统响应速度快，超调量小，抑制高频噪声的性能也较好。当未校正系统不稳定，且对校正后的系统的动态和静态性能(响应速度、相位裕度和稳态误差)均有较高要求时，显然，仅采用上述超前校正或滞后校正，均难以达到预期的校正效果。此时宜采用串联滞后-超前校正。 2.6.5 ?绘制未校正系统的对数幅频特性,求出未校正系统的截止频率 、相位裕度 及幅值裕度 等。 串联滞后-超前校正的设计步骤如下： ?根据稳态性能要求，确定开环增益K； 这种选法可以降低已校正系统的阶次，且可保证中频区斜率为-20dB/dec，并占据较宽的频带。 ?在未校正系统对数幅频特性上，选择斜率从-20dB/dec 变为 -40dB/dec的转折频率作为校正网络超前部分的转折频率 。 ?根据响应速度要求，选择系统的截止频率 和校正网络的衰减因子 要保证已校正系统截止频率为所选的 (6-15) 下列等式应成立： -20dB/dec -40dB/dec -60dB/dec 2 6 3.5 -40dB/dec -20dB/dec 0dB/dec -20dB/dec 可由未校正系统对数幅频特性的-20dB/dec延长线在 处的数值确定。 求出a值 ?根据相角裕度要求，估算校正网络滞后部分的转折频率 ?校验已校正系统开环系统的各项性能指标。 ?作为校正系统对数幅频特性渐近曲线，如图6-21所示 由图得未校正系统截止频率 表明未校正系统不稳定 例6-3 未校正系统开环传递函数为 设计校正装置，使系统满足下列性能指标： ?使 ?相位裕度为 ?幅值裕度不低于10dB；?过渡过程调节时间不超过3s 解：?确定开环增益 看下图 -20dB/dec -40dB/dec -60dB/dec 2 6 图6-21 如果采用串联超前校正,要将未校正系统的相位裕度从 至少选用两级串联超前网络。显然，校正后系统的截止频率将过大，可能超过25rad/s。利用 还有几个原因：?系统带宽过大，造成输出噪声电平过高； ?需要附加前置放大器，从而使系统结构复杂化。 ?分析为何要采用滞后超前校正？ ，比要求的指标提高了近10倍。 如果采用串联滞后校正，可以使系统的相角裕度提高到 左右，但是对于该例题要求的高性能系统，会产生严重的缺点。 由 计算出 ?响应速度指标不满足。由于滞后校正极大地减小了系统的截止频率，使得系统的响应迟缓。 ?滞后网络时间常数太大 ?设计滞后超前校正 上述分析表明，纯超前校正和纯滞后校正都不宜采用。研究图可以发现（步骤?的要求，即-20dB/dec 变为-40dB/dec的转折频率作为校正网络超前部分的转折频率 ） ?T=2000s，无法实现。 -20dB/dec -40dB/dec -60dB/dec 2 6 考虑到中频区斜率为-20dB/dec，故 应在3.2~6范围内选取。 -20dB/dec的中频区应占据一定宽度,故选 由于 -20dB/dec -40dB/dec -60dB/dec 2 6 3.5 由 此时，滞后-超前校正网络的传递函数可写为 ?a=50 ?根据相角裕度要求，估算校正网络滞后部分的转折频率 ? ?验算精度指标。 满足要求 接上页 -20dB/dec -40dB/dec -60dB/dec 2 6 3.5 -40dB/dec -20dB/dec 0dB/dec -20dB/dec 按期望特性的串联校正 2.6.6 例 在控制工程实践中，为改善控制系统的性能，除可选用前述的串