河北大学电子信息工程学院自动控制原理课件第六章 控制系统的校正.ppt

第六章 控制系统的校正 第六章 控制系统的校正 1、系统的综合与校正问题 2、常用的校正装置及其特性 3、 基于频域响应法的系统串联校正 4、 基于根轨迹分析的系统串联校正 6-1 系统的综合与校正问题 6-2常用的校正装置及其特性 6-3 基于频域响应法的系统串联校正 6-4基于根轨迹分析的系统串联校正 按照性能指标要求，系统的截止角频率为 。从图中可见，系统固有部分在此点的相角约为-130°。若此频率为校正后系统的截止角频率，就可有50°的相角稳定裕度。能够满足系统性能要求。 系统固有部分在 处的增益为20dB，要把它降低到0dB，需降低20dB 校正装置的转折频率 ？ 0.01 20 40 －40 －20 1800 900 0.1 1 10 －1800 －900 本例中系统固有部分的对数幅频特性在选定的 点的斜率为-20。由于滞后校正装置的对数幅频特性高频端的斜率是0，所以在加入校正装置后，系统在 点附近的斜率仍为-20。这正是保证系统稳定所必需的。 滞后校正的作用: 降低中频段和高频段的开环增益，但同时使低频段的开环增益不受影响。这样来达到同时兼顾静态性能与稳定性的目的。它的副作用是会在 点产生一定的相角滞后。 基于频域法的滞后校正的综合步骤： 1、首先根据静态指标要求确定开环比例系数 ，按照所确定值画出系统固有部分的Bode图。 2、根据动态性能指标，初选 值。根据其Bode图求出系统固有部分在初选点的相角，判断是否满足相位稳定裕度的要求(注意设计滞后校正将会带来的5°～12°的滞后量)。若满足，转第3步；否则，如果允许降低 ，就适当降低 。如果不允许，就改用滞后超前校正。 3、根据Bode图计算系统固有部分在 点的开环增益 。如果 ，则无须校正。如果 ，令 ，并计算滞后校正的校正强度 。 4、选择 ，进而确定 。 5、画出校正后系统的Bode图，校核相位裕度。 三、串联滞后—超前校正 校正装置传递函数： 其中 L w 0 q w 2 1 T b 1 1 T a 2 1 T 1 1 T 90 ° - 90 ° 0 ° 这种校正方法包含了滞后校正与超前校正二者的优点，即校正后的系统响应速度快，超调量较小，抑制高频噪声的性能也较好。 对于图所示系统。要求设计一串联校正装置，使满足如下的性能指标： ， ， 。 例6－3 （1）为了满足静态指标要求，首先令 ，并画出 时系统固有部分的对数幅频特性和相频特性图。 0.1 20 40 －40 －20 －1800 －900 1800 900 1 10 100 由图求得，在 处系统固有部分的幅频特性的斜率为-40，相角为-165°。为了保证40°相位稳定裕量，必须增加至少25°的超前角，所以需要加超前校正。 另外，从图看出，选 就要将中频段的开环增益降低8dB。但低频段的增益是根据静态指标确定的，不能降低。因此可知还需要引进滞后校正。 0.1 20 40 －40 －20 －1800 －900 1800 900 1 10 100 先综合超前校正： 考虑到滞后校正会产生5°～12°的相角滞后量，所以在确定超前校正所应提供的超前角时，应计入这一因素。这样，超前校正在 点应当提供的超前角是30°～37°。我们试选 。 求得超前校正的两个转折频率分别为9.3s-1和43s-1 由 考虑到对象本身在 点有一个极点，我们使校正装置的零点与它重合， 超前校正的传递函数为 0.1 20 40 －40 －20 －1800 －900 1800 900 1 10 100 0.1 20 40 －40 －20 －1800 －900 1800 900 1 10 100 滞后校正的综合： 根据系统的故有部分及超前校正部分的频率特性，在 处有 ， ，