6.1三、常用校正装置.ppt

* 一般而言，当控制系统的开环增益增大到满足其静态性能所要求的数值时，系统有可能不稳定，或者即使能稳定，其动态性能一般也不会理想。在这种情况下，需在系统的前向通路中增加超前校正装置，以实现在开环增益不变的前题下，系统的动态性能亦能满足设计的要求。 三、常用校正装置及其特性 无源校正网络 超前校正 有源校正网络 1.无源超前校正 滞后校正 滞后超前校正 先讨论超前校正网络的特性，而后介绍基于频率响应法的超前校正装置的设计过程。 假设该网络信号源的阻抗很小，可以忽略不计，而输出负载的阻抗为无穷大，则其传递函数为 时间常数 分度系数 (b) u1 u2 R1 C (a) R2 图6-7 无源超前网络 式中 (α1) 采用无源超前网络进行串联校正时，整个系统的开环增益要下降α倍，因此需要提高放大器增益加以补偿。此时的传递函数为 由对数频率特性可知，超前网络对频率1/T与1/(αT)之间的输入信号有明显的微分作用，在该频率范围内输出信号相角比输入信号相角超前，超前网络的名称由此而得。 其对数频率特性如图6-8所示。 10 -2 10 -1 10 0 10 1 0 5 10 15 20 10 -2 10 -1 10 0 10 1 0 10 20 30 40 50 60 20dB/dec 图6-8 无源超前网络的对数频率特性 α=10，T=1 ωm 故在最大超前角频率ωm处具有最大超前角φm φm正好处于频率1/T与1/(αT)的几何中心。 最大超前角频率 求导并令其为零 在最大超前角频率ωm处的对数幅值 但α不能取得太大(为了保证较高的信噪比)，α一般不超过20，这种超前校正网络的最大相位超前角一般不大于65°。 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 0 10 20 30 40 50 60 70 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 0 2 4 6 8 10 12 14 图6-9 最大超前角及最大超前角处幅值与分度系数的关系曲线 (°) α (dB) 2.无源滞后网络 如果信号源的内部阻抗为零，负载阻抗为无穷大，则滞后网络的传递函数为 时间常数 分度系数 图6-16 无源滞后网络 u1 u2 10 -1 10 0 10 1 10 2 -20 -15 -10 -5 0 10 -1 10 0 10 1 10 2 -60 -50 -40 -30 -20 -10 0 图6-17 无源滞后网络特性 -20dB/dec b=0.1，T=1 ωm ?同超前网络，滞后网络在 ω1/T时，对信号没有衰减作用； 1/Tω1/bT时，对信号有积分作用，呈滞后特性； ω1/bT时，对信号衰减作用为20lgb，b越小，这种衰减作用越强。 ?同超前网络，最大滞后角发生在1/T与1/bT几何中心，称为最大滞后角频率，计算公式为 由图6-17可知 ?采用无源滞后网络进行串联校正时，主要利用其高频幅值衰减的特性，以降低系统的开环截止频率，提高系统的相角裕度。