第30講滯后校正設(shè)計--自動控制原理

1、第十章第十章 反饋控制系統(tǒng)設(shè)計反饋控制系統(tǒng)設(shè)計第十章第十章 反饋控制系統(tǒng)設(shè)計反饋控制系統(tǒng)設(shè)計j()( )cK szG ssp1(1)()1cKjGjj1zp1/zp/1p1(1)1Kss1KK第十章第十章 反饋控制系統(tǒng)設(shè)計反饋控制系統(tǒng)設(shè)計111(1)20log()/20log, ( )(1)cjGjKtgtgj 1121 (1/ )z第十章第十章 反饋控制系統(tǒng)設(shè)計反饋控制系統(tǒng)設(shè)計1m 11sin1m1/1/mm1/1/m1(1)( )1cKszsGps第十章第十章 反饋控制系統(tǒng)設(shè)計反饋控制系統(tǒng)設(shè)計0()G jc()cGjc() ()cGjG jpm第十章第十章 反饋控制系統(tǒng)設(shè)計反饋控制系統(tǒng)設(shè)計

2、2R2( )Vs1RC1( )V sCRc122RRR )()(111)(pszssssGc/1z/1p221212( )(1)1( )( )(1)()1ocinV sRCsR CsG sVsRRCsRR Cs第十章第十章 反饋控制系統(tǒng)設(shè)計反饋控制系統(tǒng)設(shè)計pmK( )R s( )Y s( )G s( )cG s第十章第十章 反饋控制系統(tǒng)設(shè)計反饋控制系統(tǒng)設(shè)計K期望穩(wěn)期望穩(wěn)態(tài)誤差態(tài)誤差實際的相實際的相位裕度位裕度 pm期望相位期望相位裕度裕度 pmd繪制繪制KG(s)的的Bode圖圖若若 pm pmd則設(shè)計結(jié)束則設(shè)計結(jié)束設(shè)計設(shè)計總是總是由由性性能指能指標(biāo)標(biāo)出出發(fā)發(fā)( )R s( )Y s( )G

3、s( )cG s第十章第十章 反饋控制系統(tǒng)設(shè)計反饋控制系統(tǒng)設(shè)計( )R s( )Y s( )G s( )cG s( /1)( /1)Kz s zp s p01s滯后校滯后校正前提正前提()( )cK szG ssp1/K11ss1(1)1Kss第十章第十章 反饋控制系統(tǒng)設(shè)計反饋控制系統(tǒng)設(shè)計校正環(huán)節(jié)相角校正環(huán)節(jié)相角:( )R s( )Y s( )G s( )cG s11cGjtgtg未校正系統(tǒng)相角裕度未校正系統(tǒng)相角裕度:180()pmcGH j0第十章第十章 反饋控制系統(tǒng)設(shè)計反饋控制系統(tǒng)設(shè)計校正校正后后系統(tǒng)頻率特性函數(shù)系統(tǒng)頻率特性函數(shù):可以，因為截止頻率變化！可以，因為截止頻率變化！180ccc

4、GHjjG()cG GH j新的相角裕度：新的相角裕度：?pmd( )R s( )Y s( )G s( )cG s第十章第十章 反饋控制系統(tǒng)設(shè)計反饋控制系統(tǒng)設(shè)計zp00dB20lg|G(j )|()G jc5czp 第十章第十章 反饋控制系統(tǒng)設(shè)計反饋控制系統(tǒng)設(shè)計/11/11cjzjGjjpj1010cz 110cGjtgtg1110100ccGjtgtg5 第十章第十章 反饋控制系統(tǒng)設(shè)計反饋控制系統(tǒng)設(shè)計1010:cz ccGj5 第十章第十章 反饋控制系統(tǒng)設(shè)計反饋控制系統(tǒng)設(shè)計/11/11cjzjGjjpjczp 1111ccccjGjj 20lg20lgccGj 第十章第十章 反饋控制系統(tǒng)設(shè)計

5、反饋控制系統(tǒng)設(shè)計5 20lgc10czzp c和期望相位期望相位裕度裕度 pmd相位裕度相位裕度 pm 2020lglgcGHj 校正后幅校正后幅值截止頻值截止頻率率c校正前幅校正前幅值截止頻值截止頻率率c10cpz 第十章第十章 反饋控制系統(tǒng)設(shè)計反饋控制系統(tǒng)設(shè)計5pmpmd pmdpmd20lg pm相位裕度相位裕度 pm 校正后幅校正后幅值截止頻值截止頻率率c校正前幅校正前幅值截止頻值截止頻率率c10cpz 第十章第十章 反饋控制系統(tǒng)設(shè)計反饋控制系統(tǒng)設(shè)計5pmpmd 180()pmccGH第十章第十章 反饋控制系統(tǒng)設(shè)計反饋控制系統(tǒng)設(shè)計/10czc20lg()20lgcGH1/zp第十章第十

6、章 反饋控制系統(tǒng)設(shè)計反饋控制系統(tǒng)設(shè)計解解:Step 1：( )(2)KGH ss s40K 0lim( )202vsKKsGH s第十章第十章 反饋控制系統(tǒng)設(shè)計反饋控制系統(tǒng)設(shè)計40K Step 2：2201,(0.5)1cc6.2c451180()18090(0.5 6.2)18pmcGH jtg20()(0.51)GH jjj第十章第十章 反饋控制系統(tǒng)設(shè)計反饋控制系統(tǒng)設(shè)計Step 3：545550pmpmd20()130(0.51)GH jjj 1.5c /100.15cz()20lgcL 第十章第十章 反饋控制系統(tǒng)設(shè)計反饋控制系統(tǒng)設(shè)計2020lg( )20lg (0.51)cccGH jj

7、j20101/0.015pz=20lg1.5c ()10.15( )100.015cK szsG ssps第十章第十章 反饋控制系統(tǒng)設(shè)計反饋控制系統(tǒng)設(shè)計()()20(6.661)(0.51)(66.61)cGjGH jjjjj045pm40( )(2)GH ss s10.15( )100.015csG ss第十章第十章 反饋控制系統(tǒng)設(shè)計反饋控制系統(tǒng)設(shè)計第十章第十章 反饋控制系統(tǒng)設(shè)計反饋控制系統(tǒng)設(shè)計第十章第十章 反饋控制系統(tǒng)設(shè)計反饋控制系統(tǒng)設(shè)計校正相位超前相位滯后方法在Bode圖上的交界頻率附近增加相位超前角增加相位滯后角，以便使誤差系數(shù)增大，而維持Bode圖的相位裕量基本不便。結(jié)果1.增加系統(tǒng)

8、帶寬；增加高頻增益1. 降低系統(tǒng)帶寬優(yōu)點1.能夠得到期望的響應(yīng)2.能夠改善動態(tài)性能1.能夠抑制高頻噪聲2.減少穩(wěn)態(tài)誤差缺點1.需要額外的放大器增益2.對于噪聲敏感3.或許需要RC網(wǎng)絡(luò)的元件值很大1.減慢了瞬態(tài)響應(yīng)2.或許需RC網(wǎng)絡(luò)元件值很大適用場合當(dāng)希望得到快速瞬態(tài)響應(yīng)時當(dāng)指定了誤差系數(shù)時不適用場合當(dāng)相角在交界頻率附近急劇下降時當(dāng)相角等于相位裕量而沒有足夠的低頻范圍時第十章第十章 反饋控制系統(tǒng)設(shè)計反饋控制系統(tǒng)設(shè)計第十章第十章 反饋控制系統(tǒng)設(shè)計反饋控制系統(tǒng)設(shè)計第十章第十章 反饋控制系統(tǒng)設(shè)計反饋控制系統(tǒng)設(shè)計11miiuncompnjjKzKp11()( )()miinjjKszGH ssp11mi

9、icompuncompnjjzzKKKpp11()( )()miicnjjKszszG GH sspsp第十章第十章 反饋控制系統(tǒng)設(shè)計反饋控制系統(tǒng)設(shè)計第十章第十章 反饋控制系統(tǒng)設(shè)計反饋控制系統(tǒng)設(shè)計第十章第十章 反饋控制系統(tǒng)設(shè)計反饋控制系統(tǒng)設(shè)計)2()(ssKsGH0.4520vK 解解:0.45第十章第十章 反饋控制系統(tǒng)設(shè)計反饋控制系統(tǒng)設(shè)計2.52v uncompKK20v copmvKK5K 2082.5vcompvuncompKKzp第十章第十章 反饋控制系統(tǒng)設(shè)計反饋控制系統(tǒng)設(shè)計)0125. 0)(2() 1 . 0(5)()(sssssGHsGc0.4520vK 第十章第十章 反饋控制系統(tǒng)設(shè)計反饋控制系統(tǒng)設(shè)計