自動(dòng)控制原理 第2版 課件 第六章(寬屏)2

自動(dòng)控制原理

第六章(第2次課)

126.2.1串聯(lián)超前校正

確定開(kāi)環(huán)增益K后，畫出未補(bǔ)償系統(tǒng)的伯德圖，計(jì)算未補(bǔ)償系統(tǒng)的相角裕度

由給定的相位裕量值計(jì)算超前校正裝置提供的相位超前量用頻率法對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行串聯(lián)超前補(bǔ)償?shù)囊话悴襟E：

根據(jù)穩(wěn)態(tài)誤差的要求，確定開(kāi)環(huán)增益K。

串聯(lián)校正裝置的設(shè)計(jì)方法和步驟并沒(méi)有一成不變的格式，往往需要經(jīng)過(guò)幾次反復(fù)才能得到滿意的方案，其解不是唯一的。3

是用于補(bǔ)償因超前補(bǔ)償裝置的引入，使系統(tǒng)截止頻率增大而引起的相角滯后量。

值通常是這樣估計(jì)的：如果未補(bǔ)償系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)對(duì)數(shù)幅頻特性在截止頻率處的斜率為-40dB/dec，一般取如果為-60dB/dec則取補(bǔ)償角6.2.1串聯(lián)超前校正4即，取確定最大超前角處的頻率由未補(bǔ)償系統(tǒng)的對(duì)數(shù)幅頻特性曲線，求得其幅值為處的頻率，該頻率就是校正后的截止頻率。

根據(jù)所確定的最大超前角按算出

的值。

6.2.1串聯(lián)超前校正5

確定超前校正裝置的參數(shù)T

畫出補(bǔ)償后系統(tǒng)的伯德圖，驗(yàn)證。計(jì)算相位裕度是否滿足要求？如果不滿足，則需增大

值，從第

步開(kāi)始重新進(jìn)行計(jì)算。

6.2.1串聯(lián)超前校正6確定開(kāi)環(huán)增益K穩(wěn)態(tài)誤差的要求畫出未補(bǔ)償系統(tǒng)的伯德圖,并求求未補(bǔ)償系統(tǒng)幅值為-10lga處的頻率滿足要求？結(jié)束YN7例６.1設(shè)一單位反饋系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為試設(shè)計(jì)一超前補(bǔ)償裝置，使校正后系統(tǒng)的靜態(tài)速度誤差系數(shù)，相位裕度，幅值裕度不小于10dB。解：

根據(jù)對(duì)靜態(tài)速度誤差系數(shù)的要求，確定系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)增益K。6.2.1串聯(lián)超前校正86.2.1串聯(lián)超前校正9

根據(jù)相位裕度的要求確定超前補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)的相位超前角

計(jì)算值

超前補(bǔ)償裝置在處的幅值為：6.2.1串聯(lián)超前校正10計(jì)算校正后的截止頻率

6.2.1串聯(lián)超前校正11

計(jì)算超前補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)的轉(zhuǎn)折頻率6.2.1串聯(lián)超前校正12

補(bǔ)償后系統(tǒng)的框圖如下圖所示，其開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為對(duì)應(yīng)的伯德圖中藍(lán)色線所示。由該圖可見(jiàn)，補(bǔ)償后系統(tǒng)的相位裕度為

幅值裕度為滿足系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求。

6.2.1串聯(lián)超前校正13例6.2

系統(tǒng)如圖,試設(shè)計(jì)超前校正網(wǎng)絡(luò)，使r(t)=t時(shí)R(S)C(S)解：

根據(jù)速度信號(hào)下穩(wěn)態(tài)誤差要求，確定系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)增益Kv＝K=10。

6.2.1串聯(lián)超前校正14解：

根據(jù)速度信號(hào)下穩(wěn)態(tài)誤差要求，確定系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)增益Kv＝K=10。

繪制未校正系統(tǒng)的伯德圖

6.2.1串聯(lián)超前校正16

根據(jù)截止頻率的要求，計(jì)算需要的

值

取

取

＝4計(jì)算參數(shù)T

計(jì)算超前校正網(wǎng)絡(luò)的轉(zhuǎn)折頻率6.2.1串聯(lián)超前校正17

校正后系統(tǒng)的框圖如下圖所示，其開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為對(duì)應(yīng)的伯德圖中粉紅線所示。由該圖可見(jiàn)，校正后系統(tǒng)的相角裕度為幅值裕度為滿足系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求。

校正后系統(tǒng)框圖6.2.1串聯(lián)超前校正18基于上述分析，可知串聯(lián)超前補(bǔ)償有如下特點(diǎn)：

這種補(bǔ)償主要對(duì)未補(bǔ)償系統(tǒng)中頻段進(jìn)行補(bǔ)償，使補(bǔ)償后中頻段幅值的斜率為-20dB/dec，且有足夠大的相位裕量。

超前補(bǔ)償會(huì)使系統(tǒng)瞬態(tài)響應(yīng)的速度變快。由例6-1知，補(bǔ)償后系統(tǒng)的截止頻率由未補(bǔ)償前的50增大到62。這表明補(bǔ)償后，系統(tǒng)的頻帶變寬，瞬態(tài)響應(yīng)速度變快；但系統(tǒng)抗高頻噪聲的能力變差。對(duì)此，在校正裝置設(shè)計(jì)時(shí)必須注意。

超前補(bǔ)償一般雖能較有效地改善動(dòng)態(tài)性能，但如果未補(bǔ)償系統(tǒng)的相頻特性在截止頻率附近急劇下降時(shí)，若用單級(jí)超前補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)去校正，收效