自动控制原理课件 6.3.1 串联超前校正.pptxVIP

自动控制原理6.3串联校正主讲人：

内容回顾G0(s)R(s)C(s)-Gc(s)串联校正将校正装置串接于原系统的前向通道之中。G(s)G(s)=Gc(s)G0(s)G(j?)=Gc(j?)G0(j?)L(?)=Lc(?)+L0(?)?(?)=?c(?)+?0(?)理论基础

本课程采用频率校正法设计串联校正装置，其理论依据是三频段理论G0(s)R(s)C(s)-Gc(s)频段期望特性对应性能低频段具有一定的负斜率和高度稳态精度中频段最好为-20dB/dec斜率，且具有足够的中频宽度，ωc适当大平稳性快速性高频段幅值具有快速衰减特性抗干扰能力

根据串联校正装置特性将串联校正分为三种类型：6.3.1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?G0(s)R(s)C(s)-Gc(s)

超前校正装置及其特性1au2采用该装置进行串联校正时，系统的开环增益要下降a倍，因此需要附加增益为a的放大器进行补偿

00o90o20超前装置特性高频幅值增加特性，使校正后系统截止频率增大，但不利于抑制高频干扰；相角超前特性，使校正后相角裕度增加。

00o90o20010lga串联超前校正基本原理2

a28242016128400246810121416182001020304050607002468101214161820(dB)(o)为保证较高的信噪比,a≤20,则超前校正装置提供的?m≤65?。020

-20-40串联超前校正的适用条件：???0?55°什么情况下采用串联超前校正？

(1)根据稳态误差要求，确定开环增益K；(2)绘制校正前系统的Bode图，计算校正前系统的ωc0和?0；(3)初步判断能否采用串联超前校正：若???0?55°，试采用串联超前校正，并根据截止频率要求确定校正后ωc；串联超前校正的设计3设计步骤：

11(4)求a:令ωm=ωc,由10lga+L0(ωc)=0a；?(6)检验：?是否满足要求，不满足，增大ωm，返回(4)重新设计。设计步骤：

K-R(s)期望角度C(s)实际角度-N(s)E(s)Gc(s)【例题】海底隧道钻机控制系统为保证隧道对接精度，使用激光引导系统，保证钻机的直线方向。要求设计串联校正装置，使系统的性能指标满足下述要求：(1)单位阶跃扰动作用下的稳态误差≤0.1；(2)截止频率?c≥4.2rad/s；(3)相角裕量?≥45?。

在6.1节已经分析，为使单位阶跃扰动作用下的稳态误差≤0.1，K≥10，取K=10；开环传递函数：(1)根据稳态误差要求，确定开环增益K；开环频率特性：解：K-R(s)期望角度C(s)实际角度-N(s)E(s)

(2)绘制校正前系统的Bode图，计算校正前系统的ωc0和?0；-20-40(3)因为???0=27?55?,试采用串联超前校正,选择校正后ωc=4.4rad/s；

-20-402.28.8(4)求a：令ωm=ωc，由10lga+L0(ωc)=0a=4；?

(6)检验：校正后相角裕度?是否满足要求。全部性能指标满足设计要求

校正前：校正后：校正前后时域响应比较

串联超前校正对系统性能影响4使校正后系统相角裕度和截止频率增加，提高系统动态响应的平稳性和快速性；由于高频段幅值的提高，降低了系统抗高频干扰能力；当???055?，可以考虑采用两级串联超前校正网络，但系统结构复杂，进一步降低了抗干扰能力。若对系统抗高频干扰要求较高时，不宜采用串联超前校正。

小结19超前校正装置的特性串联超前校正基本原理串联超前校正的设计串联超前校正对系统性能影响