系统设计与校正.pptVIP

5.4常用的校正方法及校正装置的设计作待校正系统对数幅频渐近特性L(ω)，如下张图所示。5.4常用的校正方法及校正装置的设计logo5.4常用的校正方法及校正装置的设计§5.4常用的校正方法及校正装置的设计已校正系统-20dB/dec斜率的中频区宽度H=6/0.78=7.69，满足中频区宽度近似关系式于是，校正网络和已校正系统的传递函数分别为5.4常用的校正方法及校正装置的设计已知单位负反馈最小相位系统的传递函数为串联校正装置，使系统满足下列性能指标：

误差系数Kv≥200s-1；

为45°+/-3°；

不低于10dB；

调节时间ts≤3s。5.4常用的校正方法及校正装置的设计5.4常用的校正方法及校正装置的设计待校正系统的相位裕度为可见待校正系统不稳定。正系统在截止频率处的相角滞后远小于－1800，且响应的速度有一定要求，故至少需二级串联超前校正，且系统频带过大。若采用串联滞后校正，则校正装置的时间常数可能过大而无法实现，且动态调节时间无法满足，故应优先考虑采用串联滞后-超前校正。125.4常用的校正方法及校正装置的设计绘制待校正系统开环幅频渐近线，如下图所示。5.4常用的校正方法及校正装置的设计由图可见由－20dB/dec转到－40dB/dec的交接频率为2rad/s，取ωb=2rad/s。指标的要求，取γ=45°，则5.4常用的校正方法及校正装置的设计5.4常用的校正方法及校正装置的设计5.4常用的校正方法及校正装置的设计5.3常用校正装置与特性有源校正网络有多种形式。下图a为同相输入超前（微分）有源网络，其等效电路见图b。5.3常用校正装置与特性由于运放本身增益较大，因此有源微分网络的传函可近似表示为输入电压U0与反馈电压Uf之比，即从图可推导出有源微分网络的传函。式中5.3常用校正装置与特性外，工业过程控制系统中普遍使用PID调节技术，其PID校正装置又称为PID控制器（或PID调节器）。§5.4常用的校正方法及校正装置的设计三、串联校正1频率响应法校正设计

制系统中，常用的频率法校正设计有分析法和综合法两种。

法

称期望特性法。这种设计方法从闭环系统与开环系统特性密切相关这一概念出发，根据规定的性能指标要求确定系统期望的开环特性形状，然后与系统原有开环特性相比较，从而确定校正方式、校正装置的形式和参数。综合法有广泛的理论意义，但希望的校正装置传递函数可能相当复杂，在物理上难以准确实现。§5.4常用的校正方法及校正装置的设计2、分析法

???分析法又称试探法。用分析法设计校正装置比较直观，在物理上易于实现，但要求设计者有一定的工程设计经验，设计过程带有试探性。目前工程技术界多采用分析法进行系统设计。

???应当指出，不论是分析法或综合法，其设计过程一般仅适应最小相位系统。

????用频率法对系统进行校正的基本思路是通过校正装置的引入改变开环频率特性中频部分的形状，即使校正后系统的开环频率特性具有如下的特点：低频段增益满足稳态精度的要求；中频段对数幅频特性渐近线的斜率为-20dB/dec，并具有一定宽度的频带，使系统具有满意的动态性能；高频段幅值能迅速衰减，以抑制高频噪声的影响。5.4常用的校正方法及校正装置的设计串联超前校正

网络或PD控制器进行串联校正的基本原理，是利用超前网络或PD控制器的相角超前特性。只要正确地将超前网络的交接频率和选在待校正系统截止频率的两旁，并适当选择参数a和T，就可以使已校正系统的截止频率和相角裕度满足性能指标的要求，用频域法设计无源超前网络的步骤如下：

误差要求，确定开环增益K。

定的开环增益，计算待校正系统的相角裕度。5.4常用的校正方法及校正装置的设计5.4常用的校正方法及校正装置的设计logo5.4常用的校正方法及校正装置的设计5.4常用的校正方法及校正装置的设计5.4常用的校正方法及校正装置的设计对数幅频特性曲线如下图5.4常用的校正方法及校正装置的设计§5.4常用的校正方法及校正装置的设计此，超前校正装置的传递函数为由于超前校正装置会产生增益衰减，因而系统开环增益需提高4倍，以保证稳态误差的要求。已校正系统开环传递函数为5.4常用的校正方法及校正装置的设计其对数幅频渐近特性见上张图所示。§5.4常用的校正方法及校正装置的设计应当指出，串联超前校正的应用是有一定限制的：

????1）闭环带宽要求。若待校正系统不稳定，为了得到规定的相角裕度，需要超前网络提供很大的相角超前量。这样，超前网络的a值必须选得很大，从而造成已校正系统带宽过大，使得通过系统的高频噪声电平很高，很可能使系统失控。