系统的设计与校正第八章要点.ppt

如果采用串联滞后校正，可以使系统的相位裕度提高到 左右，但是对于该例题要求的高性能系统，会产生严重缺点。 ? T = 2000s，无法实现。 由 计算出 ?滞后网络时间常数太大 ?响应速度指标不满足。由于滞后校正极大地减小了系统的 剪切频率，使得系统的响应迟缓。 ?设计滞后—超前校正 研究图可以发现（步骤?的要求，即-20dB/dec 变为-40dB/dec的转角频率作为校正网络超前部分的转角频率 ） -20dB/dec -40dB/dec -60dB/dec 2 6 考虑到中频区斜率为-20dB/dec，故 应在 范围内选取 -20dB/dec的中频区应占据一定宽度，故选 相应的 （从图上得到，亦可计算） 由于 由 此时，滞后-超前校正网络的传递函数可写为 ?a=50 -20dB/dec -40dB/dec -60dB/dec 2 6 3.5 ?根据相位裕度要求，估算校正网络滞后部分的转角频率 ? ?验算精度指标。 满足要求 -20dB/dec -40dB/dec -60dB/dec 2 6 3.5 第六节 反馈校正 一、比例负反馈可以减弱被反馈包围部分的惯性，从而扩展其频带，提高响应速度。 比例负反馈包围惯性环节，其闭环传递函数为 二、速度反馈包围振荡环节，可增加环节的阻尼，有效的减弱阻尼环节的不利影响。 系统的闭环传递函数为 三、反馈校正可以减弱参数变化对系统性能的影响 比较有反馈和无反馈时系统输出对参数变化的敏感程度: 对于开环系统 即 对于负反馈包围的局部系统 一般情况下，|G0(s)||?G(s)|，于是近似有： 四、负反馈校正取代局部结构，消除系统不可变部分中不希望有的特性 所示局部回路的传递函数 频率特性： 如果在常用的频段内选取： 则在此频段内： 1 例8-2 某一随动系统的方块图如图8-13所示，为达到单位斜坡输入时的稳态误差ess = 0.05，相位裕度? ? 50o，幅值裕度Kg ? 10dB，试确定校正装置及参数。 1、按精度要求计算开环增益K 由于系统为Ⅰ型系统，且为单位斜坡输入，故有： 所以: 因而系统的开环频率特性为: 解：以伯德图作为工具，按下述步骤进行设计: 2、作出校正前系统的伯德图 按开环频率特性可作出系统的伯德图如图8-14所示。虚线为校正前的伯德图，实线为校正后的伯德图 。 3、计算未经校正时的系统稳定裕度 由图8-14伯德图可见，校正前的剪切频率 所以： 相位裕度 幅值裕度 Kg=∞dB 按要求，相位裕度不小于50°，为此需要使相位裕度再增加 50° – 18° = 32°。 4、确定采用何种校正装置 如果采用滞后校正装置，由于相位滞后角不可能使总相位裕度提高。故达不到系统所提出的相位裕度的要求，所以不能用滞后校正。 本例可以采用超前校正装置，由于串联超前校正装置可使剪切频率后移，为了补偿交点频率的变动而引起的相位变化，所以在需要的相位增加量上再增加 5°，即达到 32°+ 5°= 37°，此角即由超前校正装置产生，所以令?m=37° 。 由 ，可以确定出? 值，当 ?m = 37°时，? = 0.25。 5、确定校正装置的? 值。 6、确定超前校正装置的转角频率 超前校正装置的转角频率有两个，即为 ， 如果能确定出 ， 就能确定出来。 因为， ，所以，校正装置在此频率的振 幅变化量为: 我们可以把它作为求出新的剪切频率基点，这时当然有： 在校正前的开环系统上，求得新的剪切频率为: 20lg 2 =6.02(dB) 所以： 由上面两式，又可得到： 7、确定超前校正装置的传递函数 由T与?T，本来可以确定校正装置的传递函数为: 但由于超前校正装置会使输出衰减，为了不使稳态精度发生变化，必须再串联一放大器，其增益为 其超前校正装置的传递函数为： 8、确定校正装置的 RC 参数 如选 C1=10? f，则由T=R1C1，可以得到: 由 可以得到: 9、校正后的伯德图见图8-14所示，其方块图如图 8 – 15 。 从以上的例子可以看出超前校正，可以用在既要提高快速性，又要改善振荡性的情况。 第四节 串联滞后校正 一、串联滞后校正应用场合与校正结果 当控制系统具有良好的动态性能，而其稳态误差较大时，一般适合对系统进行滞后校正。使校正后的系统既保持原有的动态性能，又使系统的开环增益有较大幅度的增加，以满足静态精度的要求。从图8 - 20可以看出，串联滞后校正只引起低频部分变化，而对中频及高频部分没有影响，即是说，对原系统的剪切频率?c