6月22日第6章线性系统的校正.ppt

第6章 线性系统的校正 6.1.1 控制系统的设计 三频段理论 . 6.1.3 校正的作用 6.1.4 校正方式 6.1.5 校正装置的设计方法 6.2 常用的串联校正装置及其特性 6.2.1 超前校正网络 串联超前校正 . 参考：串联超前校正的分析 . 由于 ，故超前网络的零点总比极点 更靠近虚轴，其相角为正角度。无源超前网络 的对 数幅频特性曲线如张图所示，其相角为 可见 。令 ，可求得最大超前相角 及其对应的角频率 为 可见 是 和 的几何中心点，伯德图上 位于 和 的中间位置。此外还可求出 对应的幅值为 最大超前角 只取决于参数 ，他们的关系曲线如 下张图所示， 随 的增大而增大。当 =5～20， = ～ 。当 20时， 增加不多，但校正网络的物理实 现较困难。故一般取 20 。 无源超前网络最大超前角 参考 串联超前校正（1） . 串联超前校正（2） . 串联超前校正（3） . 串联超前校正（4） . 6.2.2 滞后校正网络 从上图可知对数幅频特性在 至 之间呈积分效应， 而对数相频特性呈滞后特性。与超前网络类似，最大滞后角 发生在最大滞后角频率处，且 正好是 和 的几何 中心点。计算 及 的公式分别为 由对数频率特性图可见，滞后网络对低频信号不产生衰 减，而对高频噪声信号有削弱作用，b值越小，通过网络的噪 声电平越低。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，一般取 参考：串联迟后校正（1） . 串联迟后校正（3） . 6.2.3 滞后-超前校正网络 参考： 串联迟后 - 超前校正（1） . 串联迟后 - 超前校正（2） . 串联迟后 - 超前校正（3） . 6.2.4 有源校正网络 6.3 串联校正：频域分析法 6.3.1 串联超前校正 串联超前校正 . 6.3.2 串联滞后校正 6.3.3 串联滞后-超前校正 6.4 串联校正：根轨迹分析法 6.4.1 串联超前校正 6.4.2 串联滞后校正 6.4.3 串联滞后－超前校正 6.5 串联校正：频域综合法 6.5.1 绘制希望的开环频率特性 6.5.2 频域综合法设计串联校正装置 6.6 串联校正：PID控制器的工程设计方法 6.6.2 PID串联校正的工程设计方法 6.7 反馈校正 6.7.2 反馈校正的频域综合法 6.8 复合校正 6.8.1 复合校正的概念 6.8.2 按扰动补偿的复合控制系统 6.8.3 按输入补偿的复合控制系统 6.9 延迟系统的校正 进一步建立闭环谐振峰值 与中频宽度 H 的关系 对于 见P261 图6-27 当 闭环谐振峰值 与中频宽度 H 的关系 又从 或 为了保证H有一定的宽度（即系统的阻尼度），当已知 H 和截止频率时，一般选择 对应有： 代入 总之， 希望开环频率特性的参数与性能指标的关系： 希望的开环对数幅频曲线中频段的形状一般为： 中频宽H： 可以证明： 使 最小的“最佳频比”为 或 所以选： 或 另外： 典型的期望对数幅频特性获取： （1）根据对系统稳态精度的要求，确定开环积分环节个数和开环增益，绘制希望特性曲线的低频段； （2）根据动态响应速度、超调量、稳定裕量、中频区宽度要求，确定截止频率及中频区上下限角频率，绘制希望特性曲线的中频段，保证中频段的斜率为[-20]； （3）绘制希望特性低、中频段之间的衔接频段，其斜率一般为[-40]； （4）根据系统对幅值裕量和抗高频噪声的要求，绘制希望特性曲线的高频段； （5）绘制希望特性中、高频段之间的衔接频段，其斜率一般取[-40]； （6）对求出的希望特性进行性能指标验算，并对特性曲线的转折频率作必要的调整 2. 典型形式的希望对数幅频特性的确定 例6-9：设位置随动系统固有传递函数为 要求满足：（1）误差系数 （2）单位阶跃响应的超调量 （3）单位阶跃响应的调节时间 （4）幅值裕度 绘制给定系统的期望特性。 解：（1）低频段 期望对数幅频斜率 -20dB/dec 对象的转折角频率 ： （2）中频段 高阶系统频域指标与时域指标的关系 谐振峰值 超调量 调节时间 由 由 由 由 初选 中频区