机械工程控制基础6-3.ppt

如果所研究的系统为单位反馈最小相位系统，则用频率法对系统进行串联滞后校正的一般步骤可归纳为： ?根据稳态误差的要求，确定开环增益K ； ?根据确定的开环增益K，画出未校正系统的Bode图； ?若未校正系统不满足要求，则在未校正系统Bode图上查找一点wc ，满足： r为要求的相位裕度, 是为了补偿由滞后校正装置在 wc 处所产生的滞后角，通常取 。 ?量出未校正时wc对应的幅值： ，令 由此可算出 的值。 验算相位、幅值裕度是否满足要求？如果不满足，则从第?步开始重新进行计算。 ?画出校正后系统的波特图并验算： ? 为使串联滞后补偿网络在wc处引起的滞后角在5o范围内，取： 解出T。至此滞后网络参数 确定。 例1：已知未补偿系统开环传函为： 设计指标： （1）相位裕度 （2）跟踪单位斜坡信号的位置稳态误差不大于 1%。 试确定滞后补偿网络，并给出滞后补偿电路。 例2：单位反馈系统的开环传递函数为： 设计指标： （1）系统在单位速度输入作用下，稳态误差 ≤ 0.1 ； （2）相位裕量γ≥40°； （3）幅值裕量Kg ≥10dB ； 试设计无源校正装置，并给出电路。 设控制系统如6-26图所示。若要求校正后的静态速度误差系数等于30/s，相角裕度40度，幅值裕度不小于10dB，剪切频率不小于2.3rad/s，试设计串联校正装置。 解：? 首先确定开环增益K ?未校正系统开环传递函数应取 画出未校正系统的对数幅频渐近特性曲线，请看下页! 例 3 图6-26 控制系统方框图 - ) ( s R ) ( s C ) 1 2 . 0 )( 1 1 . 0 ( + + s s s K 由图可得 10 -2 10 -1 10 0 10 1 10 2 -100 -50 0 50 100 10 -2 10 -1 10 0 10 1 10 2 -50 图 6-27 *也可算出 10 -2 10 -1 10 0 10 1 10 2 -100 -50 0 50 100 10 -2 10 -1 10 0 10 1 10 2 -300 -200 -100 0 图 6-28 则滞后网络的传递函数 然后，在上页图上查出 *也可计算。 ?计算滞后网络参数 利用 再利用 ?计算 在Bode图上寻找对应于这个相角的频率，并选择这个频率为校正后系统的剪切频率，即 10 -2 10 -1 10 0 10 1 10 2 -300 -200 -100 0 10 -2 10 -1 10 0 10 1 10 2 -100 -50 0 50 100 图 6-29 ?验算指标(相位裕度和幅值裕度) 未校正前的相位穿越频率 校正后的相位穿越频率 幅值裕度 满足要求 ?超前校正是利用超前网络的相角超前特性对系统进行校正，而滞后校正则是利用滞后网络的幅值在高频衰减特性； ?用频率法进行超前校正，旨在提高开环对数幅频渐进线在剪切频率处的斜率(-40dB/dec提高到-20dB/dec)，和相位裕度，并增大系统的频带宽度。频带的变宽意味着校正后的系统响应变快，调整时间缩短。 ?对同一系统超前校正系统的频带宽度一般总大于滞后校正系统，因此，如果要求校正后的系统具有宽的频带和良好的瞬态响应，则采用超前校正。当噪声电平较高时，显然频带越宽的系统抗噪声干扰的能力也越差。对于这种情况，宜对系统采用滞后校正。 串联超前校正和串联滞后校正方法的适用范围和特点 ?滞后校正虽然能改善系统的稳态精度，但它促使系统的频带变窄，瞬态响应速度变慢。如果要求校正后的系统既有快速的瞬态响应，又有高的静态精度，则应采用滞后-超前校正。 ?超前校正需要增加一个附加的放大器，以补偿超前校正网络对系统增益的衰减。 超前补偿与滞后补偿两种方法的比较： 1、超前校正是利用了超前网络的相角超前特性； 滞后校正是利用了滞后网络的高频幅值衰减特性； 2、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； 3、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。当输入端电平噪声较高时，一般不宜选用超前网络补偿。 请看下页 * * 第六章 系统的性能指标与校正 第一节 系统的性能指标 第二节 系统的校正 第三节 串联校正 第四节 PID校正 第五节 反馈校正 第六节 顺馈校正 第七节 利用MATLAB设计系统校正 第八节 设计示例 第九节