《控制工程基础》第9章 反馈控制系统的设计-英文教学课件（非AI生成）.ppt

串联滞后校正应用对象：1)若系统响应速度要求不高而抑制噪声性能要求较高的场合；2）若待校正系统已具备满意的动态特性，而稳态性能不满足指标要求，可采用串联滞后校正来提高稳态精度，同时保持其动态特性基本不变。基本原理：利用滞后网络或PI控制器的高频衰减特性，使已校正系统截止频率下降，从而获得足够的相角裕度。因此，滞后校正网络的最大滞后角应避免出现在系统截止频率附近。关键技术：选择参数β和T以及校正装置放置的位置。*根据稳态误差要求，确定开环增益K；由已确定的开环增益，画出待校正系统的对数频率特性曲线，并计算稳定裕度和截止频率；根据相角裕度要求选择已校正系统的截止频率，要考虑滞后网络在新的截止频率处会产生一定的相角滞后；根据下述关系式确定滞后网络参数β和T；频域法设计串联滞后校正的步骤*验证校正后系统的相角裕度和幅值裕度是否满足要求。设计指标：稳态误差与相角裕度（或截止频率）*例：单位负反馈系统的开环传递函数为：设计指标：（1）校正后系统的静态速度误差系数Kv=30；（2）开环系统截止频率ωc≥2.3rad/s；（3）相位裕量γ≥40°；（4）幅值裕量h≥10dB；试设计串联校正装置。*解：1）按稳态误差要求，确定开环增益K2）画出未校正系统的对数频率特性曲线?系统闭环不稳定[-20][-60][-40]29.55*3）根据待校正系统的性能及设计要求，选择串联滞后校正装置[-20][-60][-40]52.7[-20][-40]0.270.024*4）验证校正后系统的相角裕度和幅值裕度是否满足要求[-20][-60][-40]52.7全部性能指标满足设计要求*超前校正与滞后校正两种方法的比较：超前校正是利用超前网络的相角超前特性；滞后校正是利用滞后网络的幅值衰减特性；为了满足严格的稳态性能要求，在采用无源校正网络时，超前校正要求一定的附加增益，而滞后校正一般不需要附加增益；对于同一系统，采用超前校正系统的带宽大于采用滞后校正时的带宽。当输入端存在噪声较高时，一般不宜选用超前校正。*AssignmentE10.1E10.7E10.14*反馈校正反馈校正的基本原理用反馈校正装置包围待校正系统中对动态性能改善有重大妨碍作用的某些环节，形成一个局部反馈回路（内回路），在局部反馈回路的开环幅值远大于1的条件下，局部反馈回路的特性主要取决于反馈校正装置，而与被包围部分无关；适当选择反馈校正装置的形式和参数，可使已校正系统的性能满足给定的指标要求。*若在系统工作频段内，满足：则反馈校正的基本原理校正后闭环系统的开环传递函数为*反馈校正的特点可减弱被反馈包围的环节对控制性能的不利影响；可以扩展系统的频带宽度，加快响应速度；降低系统对参数变化的敏感度；抑制系统噪声；与串联校正相比，成本较高。*复合校正复合控制=前馈控制+反馈控制应用场合：控制系统中存在强扰动，特别是低频强扰动，或者系统的稳态精度和响应速度要求很高。按扰动补偿的复合校正按输入补偿的复合校正*当时，，即完全消除了扰动对系统输出的影响。按扰动补偿的复合控制Gn(s)-对扰动的误差全补偿条件*当时，按输入补偿的复合校正Gr(s)+对输入信号的误差全补偿条件*TheTFofphase-lagcompensationinaboveFigureis:*（2）无源滞后网络令则*-90°[-20]*Bodediagram*无源滞后网络一般不放在中频段，否则对稳定性不利，主要利用其高频幅值衰减的特性，对高频噪声起削弱作用，同时降低系统的开环截止频率，提高系统的相角裕度。滞后网络的特性及作用*3Phase-lag-leadnetworkRC-passive-network*（3）无源滞后-超前网络令则令**CompensationnetworksFirst-ordercompensatorsSecond-ordercompensatorOperationalamplifiercircuitsPhase-lag-leadnetworksRefertoScript6-9Phase-leadnetworksorphase-lagnetworks*有源校正装置（1）有源PI调节器主要利用其积分作用，以提高系统型次，但存在相角滞