6自动控制原理 线性系统校正.pptVIP

（6）验算性能特性指标 校正后系统传递函数 剪切频率 相角裕度 中频带宽度 六、校正装置的实现问题 １、什么是实现问题 传递函数 实际电路或物理系统 ２、实现问题需要考虑的因素 技术因素（实现的简便性、可靠性、稳定性、可维护性、体积大小、功耗等） 经济因素（实现成本、运行成本、维护成本） ３、实现问题存在的困难 微分校正装置难以实现，且抗干扰能力差 七、非线性因素和干扰问题 第五节 串联校正的设计 一、串联相位超前校正 ?c? 相频超前? 系统带宽? 稳定裕度? 设计串联相位超前校正装置的步骤： 1、根据稳态性能指标确定系统的开环增益 2、绘制在确定K值下的开环佰德图，计算其相角裕度γ0 3、由要求的相角裕度γ，计算所需的超前相角 4、计算校正网络系数 5、确定校正后系统的剪切频率 未校正系统伯德图曲线上增益为 对应频率 6、确定校正装置的交接频率 7、画出校正后的伯德图，验算相角稳定裕度是否达到要求 8、验算其它性能指标，不满足要求重新设计 串联相位超前校正设计举例 设一具有单位反馈的控制系统，其开环传递函数为 要求设计串联超前校正装置，使系统具有静态速度误差系数Kv等于20s－1，相位裕度γ不小于50°。 9、写出校正装置的传递函数 10、提出实现形式，并确定网络参数 （1）根据误差等稳态指标的要求，确定系统的开环增益K 解： （2）画出伯德图，计算未校正系统GO（j ? )的相位裕量 （3）由要求的相角裕度γ，计算所需的超前相角 （4）计算校正网络系数 （5）确定校正后系统的剪切频率 （6）确定超前网络的 转角频率?1、?2 （7）画出校正后的伯德图，验 算相角稳定裕度 （8）验算其它性能指标 （9）写出校正装置的传递函数 （10）提出实现形式，并确定网络参数 μF （kΩ） （kΩ） 增益裕量：+?分贝 相位裕量：50° 增益交界频率：6.3/s?9/s 闭环谐振频率：6/s?7/s 谐振峰值:3?1.29 G(j?) Gs(j?) Mr=1.29 Mr=3 jV U 6 6 7 4 4 3 3 满足稳态要求 带宽增加、响应加快 校正系统的性能分析 1.系统稳定 2.稳态误差满意 3.瞬态响应不满意 串联超前校正适应的系统 不适应的系统 1.要求提供的相角裕度太大 2.未校正系统相角在剪切频率急剧减小 二、串联相位滞后校正 串联相位滞后装置的作用 1、提高系统低频响应的增益，减少稳态误差。 2、使系统高频响应的增益衰减，提高系统的相角裕度，改善暂态性能。 设计串联相位滞后校正装置的步骤： 1、根据稳态性能指标确定系统的开环增益 2、绘制在确定K值下的开环佰德图，计算其相角裕度γ0 3、求出伯德图上的相角裕度为γ2=γ+ε，对应频率 4、计算校正网络系数 5、确定滞后校网络的交接频率 6、画出校正后的伯德图，验算相角稳定裕度是否达到要求 7、验算其它性能指标，不满足要求重新设计 8、写出校正装置的传递函数 9、提出实现形式，并确定网络参数 串联相位超前校正设计举例 设一具有单位反馈的控制系统，其开环传递函数为 要求设计串联滞后校正装置，使系统满足下列性能指标： 解： （1）根据给定的稳定误差或误差系数,确定系统的开环增益 （2）确定未校正系统的相角稳定裕量 2、?c附近的Gs(j?) 的相角减小很快 滞后校正 1、须增加的相位裕度量较大 3、未提出频宽要求 分析： （3）选择新的?c （5）选择校正网络的交接频率 （4）计算校正网络系数 (6) 画出校正后伯德图 验算相角裕度是否满足要求 （7）验算其它性能指标 （8）写出校正装置的传递函数 （9）提出实现形式，并确定网络参数 （kΩ） （kΩ） μF 三、串联相位滞后—超前校正 超前校正?频带增宽,动态品质改善,稳态性能改善小 滞后校正?带宽降低、响应减慢,稳态特性改善 超前部分：相位超前并在?c点上增大了相位裕量 滞后部分：在低频段上增加增益 滞后超前校正? 单位负反馈其开环传递函数 试设计一校正装置，使其满足下列指标： 串联相位滞后—超前校正设计举例 (1）根据给定的稳态误差或误差系数， 确定系统的开环增益 （2）确定未校正系统的相位裕量和增益裕量 系统稳定 稳态性能不满意 瞬态性能不满意 滞后超前校正 α越大，相位滞后越严重。 应尽量使产生最大滞后相角的频率ωm远离校正后系统的幅值穿越频率ωc，否则会对系统的动态性能产生不利影响。常取 对于稳定的系统 提高稳态准确度，1/T 和1/?T 向左远离?c，使?c附 近的相位不受滞后环节的影响。 对于不稳定的系统 增益降低使得?c减小。 滞后校正装置实质上是 一个低通滤波器，它对低 频信号基本上无衰减作用,但能削弱高频噪声， α越大，抑制噪声能