第六章線性系統(tǒng)的校正方法

1、第六章第六章 線性系統(tǒng)的校正方法線性系統(tǒng)的校正方法n 并聯(lián)校正并聯(lián)校正n 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與校正問題系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與校正問題n 常用校正裝置及其特性常用校正裝置及其特性n 串聯(lián)校正串聯(lián)校正線性系統(tǒng)的校正方法線性系統(tǒng)的校正方法系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與校正問題系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與校正問題 系統(tǒng)分析：在系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、參數(shù)已知的情況下，計(jì)算出它的性能。 系統(tǒng)校正：在系統(tǒng)分析的基礎(chǔ)上，引入某些參數(shù)可以根據(jù)需要而改變的輔助裝置，來改善系統(tǒng)的性能，這里所用的輔助裝置又叫校正裝置。 一般說來，原始系統(tǒng)除放大器增益可調(diào)外，其結(jié)構(gòu)參數(shù)不能任意改變，有的地方將這些部分稱之為“不可變部分”。這樣的系統(tǒng)常常不能滿足要求。如為了改善系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能可考慮

2、提高增益，但系統(tǒng)的穩(wěn)定性常常受到破壞，甚至有可能造成不穩(wěn)定。為此，人們常常在系統(tǒng)中引入一些特殊的環(huán)節(jié)校正裝置，以改善其性能指標(biāo)。 一、常用的幾種校正方法常用的幾種校正方法： 1. 從校正裝置在系統(tǒng)中的連接方式來看，可分為： 串聯(lián)校正 反饋校正1( )g s2( )g s( )cg s( )h s( )r s( )c s線性系統(tǒng)的校正方法線性系統(tǒng)的校正方法系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與校正問題系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與校正問題( )c s( )n s( )e s2( )g s1( )g s( )cg s( )ng s( )h s1( )g s( )cg s( )hs( )cs2( )g s( )rs前饋校正：輸入控制方式 前饋

3、校正：干擾控制方式線性系統(tǒng)的校正方法線性系統(tǒng)的校正方法系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與校正問題系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與校正問題 校正類型比較：校正類型比較：串聯(lián)校正串聯(lián)校正: : 分析簡單，應(yīng)用范圍廣，易于理解、接受。反饋校正反饋校正: : 常用于系統(tǒng)中高功率點(diǎn)傳向低功率點(diǎn)的場合，一般無附加放大器，所以所要元件比串聯(lián)校正少。另一個突出優(yōu)點(diǎn)是：只要合理地選取校正裝置參數(shù)，可消除原系統(tǒng)中不可變部分參數(shù)波動對系統(tǒng)性能的影響。 在 特殊的系統(tǒng)中，常常同時采用串聯(lián) 、反饋和前饋校正。線性系統(tǒng)的校正方法線性系統(tǒng)的校正方法系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與校正問題系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與校正問題 2從校正裝置自身有無放大能力來看，可分為：無源校正裝置無源校正裝置: : 自

4、身無放大能力，通常由rc網(wǎng)絡(luò)組成，在信號傳遞中，會產(chǎn)生幅值衰減,且輸入阻抗低，輸出阻抗高，常需要引入附加的放大器，補(bǔ)償幅值衰減和進(jìn)行阻抗匹配。 無源串聯(lián)校正裝置通常被安置在前向通道中能量較低的部位上。 有源校正裝置：有源校正裝置： 常由運(yùn)算放大器和rc網(wǎng)絡(luò)共同組成，該裝置自身具有能量放大與補(bǔ)償能力，且易于進(jìn)行阻抗匹配，所以使用范圍與無源校正裝置相比要廣泛得多。線性系統(tǒng)的校正方法線性系統(tǒng)的校正方法系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與校正問題系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與校正問題 穩(wěn)穩(wěn) 定定 性性是系統(tǒng)工作的前提， 穩(wěn)態(tài)特性穩(wěn)態(tài)特性反映了系統(tǒng)穩(wěn)定后的精度， 動態(tài)特性動態(tài)特性反映了系統(tǒng)響應(yīng)的快速性。 人們追求的是穩(wěn)定性強(qiáng)，穩(wěn)態(tài)精度高，動態(tài)響

5、應(yīng)快。 不同域中的性能指標(biāo)的形式又各不相同： 1.1.時域指標(biāo)：時域指標(biāo)：超調(diào)量p、過渡過程時間t s、以及 峰值時間tp、上升時間tr等。 2.2.頻域指標(biāo)：頻域指標(biāo)：（以對數(shù)頻率特性為例） 開環(huán)：剪切頻率c、相位裕量r及增益裕量 kg等。 閉環(huán)：諧振峰值mr、諧振頻率r及帶寬b等。不同域中動態(tài)性能指標(biāo)的表示及其轉(zhuǎn)換不同域中動態(tài)性能指標(biāo)的表示及其轉(zhuǎn)換線性系統(tǒng)的校正方法線性系統(tǒng)的校正方法系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與校正問題系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與校正問題線性系統(tǒng)的校正方法線性系統(tǒng)的校正方法系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與校正問題系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與校正問題 一、時域與頻域之間動態(tài)性能指標(biāo)的關(guān)系一、時域與頻域之間動態(tài)性能指標(biāo)的關(guān)系 1、時域與開環(huán)頻域

6、之間動態(tài)性能指標(biāo)的關(guān)系時域與開環(huán)頻域之間動態(tài)性能指標(biāo)的關(guān)系 研究表明，對于二階系統(tǒng)來說，不同域中的指標(biāo)轉(zhuǎn)換有嚴(yán)格的數(shù)學(xué)關(guān)系。而對于高階系統(tǒng)來說，這種關(guān)系比較復(fù)雜，工程上常常用近似公式或曲線來表達(dá)它們之間的相互聯(lián)系。 主要討論 、 與c、 之間的關(guān)系 1) 二階系統(tǒng) ( )r s( )c s2(2)nns spst線性系統(tǒng)的校正方法線性系統(tǒng)的校正方法系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與校正問題系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與校正問題 （a） 與 之間的關(guān)系 p24nc241241241c2412tg2241tg90)g(j180線性系統(tǒng)的校正方法線性系統(tǒng)的校正方法系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與校正問題系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與校正問題906030000.40.81.21

7、.62.0rm0.20.80.61.000.4132rmpp600100線性系統(tǒng)的校正方法線性系統(tǒng)的校正方法系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與校正問題系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與校正問題100%e21p又因?yàn)?與 的關(guān)系是通過中間參數(shù)相聯(lián)系的。 對于二階系統(tǒng)來說， 越小， 越大； 為使二階系統(tǒng)不至于振蕩得太厲害以及調(diào)節(jié)時間太長，一般?。?00 700pp線性系統(tǒng)的校正方法線性系統(tǒng)的校正方法系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與校正問題系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與校正問題 （b） 與 、 之間的關(guān)系 可見，確定以后，增益剪切頻率c大的系統(tǒng)，過渡過程時間 ts 短，而且正好是反比關(guān)系。 我們還可以從 的角度進(jìn)行分析： stc2413t22cstg6tcs線性系統(tǒng)的校正方法線性

8、系統(tǒng)的校正方法系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與校正問題系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與校正問題2)2)、高階系統(tǒng)、高階系統(tǒng) 經(jīng)驗(yàn)公式： 系統(tǒng)的動態(tài)性能主要取決于開環(huán)對數(shù)幅頻特性的中 頻段。)90(351)sin10.4(0.16p(s)k cst)90(351)sin12.5(1)sin1(5.12k2線性系統(tǒng)的校正方法線性系統(tǒng)的校正方法系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與校正問題系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與校正問題用開環(huán)頻率特性進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：（1 1）穩(wěn)態(tài)特性）穩(wěn)態(tài)特性 要求具有一階或二階無靜差特性，開環(huán)幅頻低頻斜率 應(yīng)有-20或-40。為保證精度，低頻段應(yīng)有較高增益。（2 2）動態(tài)特性）動態(tài)特性 為了有一定穩(wěn)定裕度，動態(tài)過程有較好的平穩(wěn)性，一 般要求開環(huán)幅頻特性斜率以-20穿過零分貝線，且有一定 的寬度。為了提高系統(tǒng)的快速性，應(yīng)有盡可能大的c。（3 3）抗干擾性）抗干擾性 為了提高抗高頻