沈阳工业大学信息科学与工程学院自动控制原理课件 第六章（2）.ppt

6.6.1 比例负反馈校正 6.6.2 微分负反馈校正 ，在与未校正系统的开环幅频特性比较，从而确定校正装置的形式和参数， 只见没有准确的关系式，但多数实际系统开环频域相角余量和增益穿越频率能反映暂态过程的基本性能。 反馈校正可以得到与串联校正同样的校正效果,而且还有许多串联校正不具备的。 反馈校正系统方框图从而可大大消弱这部分环节由于特性参数变化及各种干扰带给系统的不利影响。 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。 图6-31为振荡环节被比例负反馈包围的结构图。 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。 * 将性能指标要求转化为期望开环对数幅频特性。适用于最小相位系统。 1）根据对系统型别及稳态误差的要求，通过性能指标中v及开环增益k，绘制期望特性的低频段； 2）根据对系统响应速度及阻尼程度的要求，通过截止频率ωc、相角裕度γ、中频区宽度H、中频区特性上下限交接频率ω2与ω3，绘制期望特性的中频段，取特性段斜率为-20dB/dec； 6.4串联综合法校正设计 3）绘制期望特性低、中频段的衔接频段，其斜率一般与前后频段相差-20dB/dec； 4）根据对系统幅值裕度及抑制噪声的要求，绘制期望特性高频段，一般使校正前后系统的高频段斜率一致。 5）绘制期望特性中、高频段的衔接频段，其斜率一般取 -40dB/dec. 对于高阶系统，开环频域指标与时域指标的近似关系式为 例6.2 设单位反馈系统开环传递函数为： 试用串联综合校正方法设计串联校正装置，要求kv=70,ts?1(s), ?p % ? 40% 解：1）取k=70，画出未校正系统对数幅频特性ωc=24（rad/s） 2）绘制期望特性。求主要参数： 低频段：I型系统，K=70，与未校正系统低频段重合。 ) ( L w w 1 0.1 20 40 -20 s / rad -20 -40 dB -60 4 8.3 24 50 ) ( L0 w ) ( L w 中频段：将 ?p%、ts转换为相应的频域指标。 解得： （5-118）—（5-120） ωc? =13（rad/s） 中频段上下限交接频率：ω2 ω3 绘制期望特性中频段：在ωc? =13处，做-20dB/dec斜率直线，交L0(ω)与ω=45处。取：ω2=4， ω3=45 绘制期望特性低、中频段之间的衔接频段：在中频段ω=4处，做-40dB/dec斜率直线，交期望特性曲线低频段于 ω1=0.75 绘制期望特性高频段及衔接频段：在中频段ω3=45处，做 -40dB/dec斜率直线，交L0(ω)与ω4=50处；ω??ω4时，取期望特性高频段与未校正系统高频段一致。 期望特性参数为：ωc? =13，ω1=0.75，ω2=4， ω3=45, ω4=50,H=ω3/ω2=11.25 ) ( L w w 1 0.1 20 40 -20 s / rad 10 -20 -40 dB -60 4 8.3 45 24 50 0.75 -40 -20 ) ( L0 w ) ( L w ) ( Lc w 3)将L(ω)与L0(ω)特性相减，得串联校正装置传递函数： 4）校正后系统开环传递函数： 直接计算，得：ωc? =13，γ=45.6,Mr=1.4, ?p %=32%,ts=0.73 满足设计要求。 例：串联校正系统框图如图（a）所示，固有部分的开环传递函数， 图（b）是希望的开环对数幅频特性，系统是最小相位系统， 求：1) 画出固有部分的开环传递函数的幅频特性图； 2)写出希望的开环传递函数？ 3)画出校正环节开环对数幅频特性图，并说明是什么补偿方式? 26 20dB/dec dB/dec 25 4 10 ω (rad/s) - 40 dB/dec - 20 dB/dec 1 2 100 1 0 2 0 3 0 - 4 0dB/dec (b) 4 0 - 20 dB/dec L(?) dB 2 0lg|Ge| 25 4 10 ω (rad/s) - 40 dB/dec - 20 dB/dec 1 2 100 1 0 2 0 3 0 - 4 0dB/dec (b) 4 0 - 20 dB/dec 26 2 L(?) dB 2 0lg|Ge| 20lg|G 0 | c | - 20dB/dec - 40dB/dec 20dB/dec dB/dec 20 4 10 ω (rad/s) - 40