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第六章自动控制原理自动控制系统的校正PPT课件
3.选用相位超前校正装置.根据对相角裕量的要求,计算需产生的最大相角超调量 由于采用超前校正,校正后的剪切频率将增大,在新的剪切频率处, 将更接近 .考虑到这个因素,取一个附加的相角超调量是 .这样求得的最大相角为 . 4.根据 确定 值 5.确定校正后系统的剪切频率,使新的剪切频率发生在最大超调角 所对应的频率 处.因为超前校正装置在 处的幅频特性为: 为了使新的剪切频率等于 ,须使未校正系统在 处的对数幅值为 从对数幅频特性上找到 的点,其对应的频率 就是新的剪切频率,且 从图上可以确定 ) ( w j ° 90 ° 180 ° 0 ) ( 0 w j G D dec dB / 20 - dec dB / 40 - ) ( lg 20 w j G c dec dB / 40 - 校正前 校正后 -4.77dB ωc2 ωc1 6.据此确定超前校正装置的转折频率 于是超前校正装置的传递函数为 7.为抵消超前校正装置衰减所需的放大倍数 经过超前校正后系统的开环传递函数为 8.作校正后系统的伯德图,并求相角裕量 需要指出的是,能够满足性能指标的校正方案不是唯一的。校正装置的参数不是统一的,可能各人做出的结果不一样.同时,校正是一个反复试探的过程。若校正后仍不满足指标,则需重新选取校正装置参数,直到满足指标为止. 满足要求 进一步可以比较校正后系统的谐振峰值 和带宽 。 ° 180 ) ( w j ° 90 ° 0 ) ( 0 w j G D dec dB / 20 - dec dB / 40 - ) ( lg 20 w j G c dec dB / 40 - 校正前 校正后 ωC2 ωC1 γ0 γc 一般来说,当一个反馈控制系统的动态性能已经满足时,若单纯提高放大系数去提高其稳态精度,则会导致幅值穿越频率右移,影响动态性能。为了既改善稳态性能又不致影响其动态性能,对系统的开环对数频率特性来说,就要求在低频段抬高,以提高其放大系数,而中频段则基本不上升,以使幅值穿越频率保持原值,原相位基本不变,此时就可以采用滞后校正。 6.4.1 相位滞后校正装置及其特性 传递函数: 频率特性表达式: 相角位移: ?(?)=arctan?T-arctan(??T)?0 1、无源滞后校正装置 电路: 滞后校正装置伯德图的特点: 1)转折频率之间渐近线斜率为-20dB/dec,起积分作用; 2)?(?)在整个频率范围内都0,具有相位滞后作用; 3)?(?)有滞后最大值?m;它位于两个转折频率的几何中点。 §6-3 迟后校正 4)它实际上是一个低通滤波器,对低频信号没有衰减作用,但能削弱高频噪音的作用(一般噪音都是高频的)。 值越大,抑制噪音的能力越强。通常选 , 太大,不容易实现。 迟后校正装置的最大迟后角 位于 和 的几何中心 处 。 2、串联滞后校正装置对被校正系统性能的影响 1)系统的中频段与高频段被压缩,校正后的幅值穿越频率?’c左移、减小。 2)由于系统相位在频率较低时相位滞后相对较小,故相位裕量增大,改善了系统的相对稳定性。 3)高频段的衰减使系统的抗高频扰动能力增强。 4)频带宽度变窄,快速性将受影响。 为了避免对系统的相位裕量产生不良影响,应尽量使?m远离校正后系统新的幅值穿越频率?’c,一般?’c远大于第二个转折频率?2,即有 从根轨迹的角度看,由于校正装置的传递函数为: 近原点,对输入有明显的积分作用。如果T值较大,相当于系统提供了一对靠近原点的开环偶极子,有利于改善系统的稳态性能。 零极点的分布如图所示,相当于给系统增加了一个开环零点与开环极点。而且开环极点较开环零点更接 实际上如果T特别大,则近似认为有: 此为理想PI调节器,能够在对系统动态性能影响不大的前提下,改善稳态性能。故PI校正又称滞后校正(积分校正)。 2、有源滞后校正装置 6.4.2串联滞后校正装置的分析法设计 1.按稳态性能的要求确定系统的型别与开环放大系数; 2.按确定的开环放大倍数绘制未校正系统的对数频率特性,并求开环频域指标:剪切频率与相位裕量等; 3.确定校正后的剪切频率?’c 原系统在?’c处的相位裕量应为γ0=γ’+△,其中γ’是要求的相角裕度,而△=5°~15°是为了补偿滞后校正装置引起的相角滞后。在波特图上找出符合这一相位裕量的频率,作为校正后系统的开环对数幅频特性的幅值穿越频率?’c。 一般步骤: 4. 确定滞后网络的?值 在波德图上确定未校正系统在?’
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