自动控制原理第六章频率响应综合法.ppt

* 说明：迟后校正装置在ωc 处产生的迟后相角 0° -90° 0 * 3. 计算迟后校正装置 * Go、Gc、Gk 的Bode图 * 4. 校验实际的截止频率和稳定裕量 符合设计要求 * 程序：ac6no6 仿真结构图 * 仿真结果 思考：如何改进？ 为何收敛缓慢？ * 迟后校正小结 * 6.3.3 串联迟后超前校正的综合 j 0 零极点分布 迟后环节配置在低频段 超前环节配置在中频段 * 0 0° -90° 90° -20dB/dec 20dB/dec Gc(s)的Bode图 * R(s) C(s) - 仅提高该项指标 其余同迟后校正例 * 解：前面已分析，仅用迟后或超前校正都无法满足 要求，尝试迟后超前校正。 注：应按校正思路1进行计算 * 迟后超前校正的设计思路 ω L(ω) -20dB/dec -40 10 -60 7 校正前 5 超前校正 -20 超前校正后 -20 -40 -60 b a 迟后校正 * * * 计算迟后校正装置： * Go、Gc、Gk 的Bode图 * 4. 校验实际的截止频率和稳定裕量 符合设计要求 * 仿真结构图 程序：ac6no7 * 仿真结果 效果：快速性提高，超调减小 思考：能否进一步减小超调？ 迟后校正 迟后超前校正 * 修改设计以减小超调：增大相角裕量（取γ= 60°） 计算超前校正装置： * 计算迟后校正装置： * 迟后超前校正的仿真结果 效果：超调明显减小，收敛较原来稍慢是因为Ti↑ （ Ti ：9.2 →14.76） γ=45° γ=60° * 习题 B6.5， B6.7 * 第六章习题汇总 B6.2, B6.4， B6.5， B6.7 * 事先限定校正装置的结构（通常很简单），通过改变其参数来获得尽可能好的开环频率特性。 串联校正的另一种常用思路 以简单结构获取相对满意的性能 * 1. 超前校正装置 6.3.1 串联超前校正的综合 相当于附加低通滤波的PD控制器 α越大，校正（微分）作用越强 jω 0 σ 零极点分布 * 0 0° Gc的Bode图 作用：利用相角超前特性增大相角裕量，利用正斜率幅频特性提高截止频率，从而改善暂态性能。 * 超前校正装置的实现 无源校正装置（RC电路） 有源校正装置（运放+RC） 计算机程序 无源超前校正装置例： * 有源RC超前网络 有源超前校正装置例： * R(s) Y(s) - 2. 超前校正装置的综合 * 解: * G0(s)的Bode图 * ω 40 1 -20 -40 L(ω) -40 20 10 100 -20dB/dec -60 均不满足要求 近似绘图及计算： * 校正思路1： 0° * 校正思路2： 0° * 按校正思路1的设计过程（CAD） 设计余量 * * 超前校正后的Bode图 * 按校正思路1的设计过程（近似计算） -60 -40 10 100 -20 * * 按校正思路2的设计过程（CAD） * 原系统在ωc =50 rad/sec 处的幅值和相位 * ω 40 1 -20 -40 L(ω) -20dB/dec -40dB/dec 20 10 校正装置 校正后 -40dB/dec -60dB/dec 17.5 -60dB/dec 校正前 142.9 100 校正前后的对数幅频特性近似曲线 能否使中频段上限100? 校正装置 * 仿真结构图 G0(s) 程序：ac6no4 * 仿真结果 思考：如何减小超调？ * 比较：校正前的仿真结构图 程序：ac6no5 K0 G0(s) * 比较：校正前的仿真结果1 K0=100 * 比较：校正前的仿真结果2 K0=50 K0=5 都不满足要求 * 超前校正小结 超前校正是利用超前相角增大相角裕量，以改善平稳性；利用幅值提升作用提高截止频率，从而提高响应的快速性；所以超前校正可以同时改善响应的平稳性和快速性。 设计方法有两种，一种是先保证相角裕量，然后校验截止频率和相角裕量；另一种是先提高截止频率，然后校验相角裕量。 * 6.3.2 串联迟后校正的综合 0 j 零极点分布 1.迟后校正装置 无源RC网络实现例： * 0° -90° 0 Gc的Bode图 作用：利用幅值衰减特性，使截止频率下降，从而增大稳定裕量，改善响应的平稳性，但快速性降低。 * 迟后校正与PI 调节器 0° -90° 0 -45° GPI 在 Kp1 时的Bode图 PI 调节器的传递函数为 当 Kp1，且 Ki 较小时，其作用类似于迟后校正。 * R(s) C(s) - * 解： * Go的Bode图 5 10 迟后校正？ * 分析采用迟后校正是否可行？ 第六章 频率响应综合法 * 什么是“系统综合”? 控制系统设计与实现： 确定性能指标?选择控制