自动控制 课件 第6章.ppt

从被校正对象引出反馈信号, 与被校正对象或其一部分构成局部反馈回路, 并在局部反馈回路内设置校正装置，这种校正方式称为局部反馈校正或并联校正, 如图6-1(b)所示。 实际有源比例微分校正装置特性分析 使用什么方法哪？ 6.5 串联校正的设计 利用频率特性设计 设计指标为频域参量：相角裕度γ，谐振峰值Mr，闭环系统带宽ωb，开环对数频率特性的剪切频率ωc，开环增益。 设计要求 期望特性低频段的增益满足稳态误差的要求; 校正网络的传递函数为 校正后开环系统的传递函数为 校验 (4)校正网络的实现 Bode Diagram Frequency (rad/sec) -100 -50 0 50 Magnitude (dB) 10 -1 10 1 10 2 10 3 -180 -135 -90 -45 0 45 Phase (deg) 10 0 System: G Phase Margin (deg): 18 Delay Margin (sec): 0.0508 At frequency (rad/sec): 6.17 Closed Loop Stable? Yes System: G1 Phase Margin (deg): 50.7 Delay Margin (sec): 0.0993 At frequency (rad/sec): 8.91 Closed Loop Stable? Yes 阶跃响应图 校正前 校正后 Step Response Time (sec) Amplitude 0 1 2 3 4 5 6 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 Step Response Time (sec) Amplitude 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 超前校正的基本原理是利用超前校正网络的相角超前特性去增大系统的相角裕度, 以改善系统的暂态响应。因此在设计校正装置时应使最大的超前相位角尽可能出现在校正后系统的剪切频率ωc处。  用频率特性法设计串联超前校正装置的步骤大致如下:  (1) 根据给定的系统稳态性能指标, 确定系统的开环增益K;  (2) 绘制在确定的K值下系统的伯德图, 并计算其相角裕度γ0; (3) 根据给定的相角裕度γ, 计算所需要的相角超前量φ0: 因为考虑到校正装置影响剪切频率的位置而留出的裕量, 上式中取ε=5°~20°； 自学（与前面的比较） (4) 令超前校正装置的最大超前角φm=φ0, 并按下式计算校正网络的系数α值: 如φm大于60°, 则应考虑采用有源校正装置或两级超前网络串联; (5) 将校正网络在ωm处的增益定为10 lgα, 同时确定未校正系统伯德曲线上增益为－10lgα处的频率即为校正后系统的剪切频率ωc=ωm; ? (6) 确定超前校正装置的交接频率: (7) 画出校正后系统的伯德图, 验算系统的相角稳定裕度。 如不符要求, 可增大ε值, 并从第(3)步起重新计算; (8) 校验其他性能指标, 必要时重新设计参量, 直到满足全部性能指标。 例 6-3 设Ⅰ型单位反馈系统原有部分的开环传递函数为 要求设计串联校正装置, 使系统具有K＝12及γ0＝40°的性能指标。 解 当K＝12时, 未校正系统的伯德图如图6-11中的曲线Go, 可以计算出其剪切频率ωc1。由于伯德曲线自ω=1 s-1开始以－40 dB/dec的斜率与零分贝线相交于ωc1, 故存在下述关系: 故 。于是未校正系统的相角裕度为 图 6-11 例 6-3 的伯德图幅频特性 为使系统相角裕量满足要求, 引入串联超前校正网络。 在校正后系统剪切频率处的超前相角应为 φ0=40°-16.12°+6.12°=φm 因此 在校正后系统剪切频率ωc2=ωm处校正网络的增益应为10lg4.60＝6.63 dB。 根据前面计算ωc1的原理, 可以计算出未校正系统增益为－6.63dB处的频率即为校正后系统之剪切频率ωc2, 即 校正网络的两个交接频率分别为 为补偿超前校正网络衰减的开环增益, 放大倍数需要再提高α＝4.60倍。 经过超前校正, 系统开环传递函数为 其相角裕度为 γ2=180°-90°+arctg5.07/2.66-arctg5.07-arctg5.07/10.87=48.47°＞40° 符合给定相角裕度4