控制系统的设计和校正第讲详解.pptVIP

6.3.1 无源超前校正装置—电路及其传函 无源超前校正装置如图所示： 该装置的传递函数为： 令 则有： 6.3.1 无源超前校正装置—零极点分布 图6-12超前校正的零、极点分布 其中零点总位于极点的右边，零、极点之间的距离由? 值确定。 校正装置的 零点 极点 均位于负实轴上。 整个系统的开环增益下降α倍。?为满足稳态精度的要求，必须提高放大器的增益予以补偿。 设： 则： 6.3.1 无源超前校正装置—Bode图 超前校正装置在整个频率范围内都产生相位超前。?相位超前校正。 转角频率1/T， 1/? T的几何中点 最大超前角 a ? ? ?m ? a =20时， ?m ? 65° 超前网络具有高通滤波特性，a值过大对抑制系统高频噪声不利。 为保持较高的系统信噪比，通常选择a＝10(此时?m=55°)。 6.3.1 无源超前校正装置— α的取值 在1/T 和1/aT间引入相位超前 使中频段斜率减小 相位超前?? 系统带宽? 动态性能? 稳定裕度? 抗噪性↓ 6.3.1 无源超前校正装置— 对系统的校正 超前校正小结 提供更高的增益交界频率 较大的带宽、调整时间的减小。 主要用于增大稳定裕量 补偿超前校正网络本身的衰减 附加的增益增量1/a； 系统的体积和重量越大，成本越高。 系统若需具有快速响应特性，应采用超前校正。但是，若存在噪声，则带宽不能过大，因为随着高频增益的增大，系统对噪声更加敏感。 6.3.2 无源滞后校正装置—电路及其传函 无源滞后校正装置如图所示： 该装置的传递函数为： 令 则有： 6.3.2 无源滞后校正装置—零极点分布 图6-13 滞后校正的零、极点分布 其中极点总位于零点的右边，零、极点之间的距离由β 值确定。 校正装置的 零点 极点 均位于负实轴上。 在整个频率范围内相位均滞后，?相位滞后校正。 转角频率1/βT，1/T的几何中点。 开环对数频率特性的中频部分增益?交界频率? 稳定裕量? 开环对数频率特性的高频部分增益? 稳态精度? 6.3.2 无源滞后校正装置—Bode图 β越大，相位滞后越严重。 应尽量使产生最大滞后相角的频率?m’远离校正后系统的幅值穿越频率?c，否则会对系统的动态性能产生不利影响。 常取 6.3.2 无源滞后校正装置—β的选取 ～ 滞后校正装置实质上是 一个低通滤波器，它对低频信号基本上无衰减作用，但能削弱高频噪声，a越大，抑制噪声能力越强。 为保持较高的系统信噪比，通常选择β＝10(此时?m’=-55°)。 对于稳定的系统 提高稳态准确度，1/T和1/βT向左远离?c，使?c附近的相位不受滞后环节的影响。 对于不稳定的系统 增益降低使得?c减小，系统变稳定。 6.3.2 无源滞后校正装置— 对系统的校正 高通特性 系统带宽? 动态性能? 稳定裕度? 抗噪性↓ 小 结 1阶超前校正装置 低通特性 系统带宽 ↓ 动态快速性 ↓ 稳定性 ? 抗噪性 ? 1阶滞后校正装置 小 结 6.3.3 无源滞后-超前校正装置-电路与传函 无源超前校正装置如图所示： 该装置的传递函数为： 。且设分母多项式分解为两个一次式，时间常数取为T1 、T2 ，则上式可写成： 令： 其中， 假设 ，则式中前一部分为滞后校正，后一部分为超前校正，其零、极点分布如图6-18所示。 图6-18 滞后－超前校正装置的零、极点分布图 6.3.3 无源滞后-超前校正装置-零极点分布 6.3.3 无源滞后-超前校正装置-频率特性 频率特性为： 曲线低频段具有负相角，起滞后校正作用，高频段具有正相角，起超前校正作用。故称滞后—超前校正装置。 THE END ! 通过对本门课程的学习，让学生具备如下能力 可见，引入了比例－微分控制，系统的等效阻尼比加大，从而抑制了振荡，使超调减弱，可以改善系统的平稳性。 微分作用之所以能改善动态性能，因为它产生一种早期控制（或称为超前控制），能在实际超调量出来之前，就产生一个修正作用。 PID具有PD和PI双重作用，能够较全面地提高系统的控制性能。PID控制器除了提高系统型别之外，还提供了两个负实零点，从而较PI控制器在提高系统的动态性能方面有更大的优越性。因此，在工业控制设计中，PID控制器得到了非常广泛的应用。 　　tanA-tanB=