串聯(lián)超前校正ppt

6.3串聯(lián)校正頻率響應(yīng)法校正設(shè)計(jì)串聯(lián)超前校正串聯(lián)滯后-超前校正串聯(lián)滯后-超前-超前校正分析法：又稱試探法，是根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行設(shè)計(jì)的方法，優(yōu)點(diǎn)：直觀，物理上易于實(shí)現(xiàn)綜合法：又稱期望特性法，根據(jù)規(guī)定的性能指標(biāo)要求確定系統(tǒng)期望的開環(huán)特性形狀，然后與系統(tǒng)原有開環(huán)特性相比較，從而確定校正方式、校正裝置的形式和參數(shù)，缺點(diǎn)：有理論意義，但實(shí)際中常難以實(shí)現(xiàn)。1、頻率響應(yīng)法校正設(shè)計(jì)各頻段斜率及參數(shù)的確定低頻段：由比例環(huán)節(jié)和積分環(huán)節(jié)決定，比例系數(shù)的數(shù)值和積分環(huán)節(jié)個(gè)數(shù)的確定應(yīng)滿足穩(wěn)態(tài)誤差要求。中頻段：斜率一般為-20db/dec,并占據(jù)充分的帶寬，以保證具備適當(dāng)?shù)南嘟窃６?。高頻段：增益盡快減小，以削弱噪聲影響。斜率一般為-60db/dec至-100db/dec2.串聯(lián)超前校正（1）無源超前網(wǎng)絡(luò)a.無源超前網(wǎng)絡(luò)的電路圖

兩個(gè)假設(shè)：①輸入信號(hào)源的內(nèi)阻為零，②輸出端負(fù)載阻抗為無窮大，則其傳遞函數(shù)：b.無源超前網(wǎng)絡(luò)的傳遞函數(shù)其中

由：如果對(duì)無源超前網(wǎng)絡(luò)傳遞函數(shù)的衰減由放大器增益所補(bǔ)償，則：稱為超前校正裝置傳遞函數(shù)記住由：得零極點(diǎn)分布圖如圖所示j0c.無源超前網(wǎng)絡(luò)的零極點(diǎn)分布90O的對(duì)數(shù)頻率特性曲線圖如圖所示d.無源超前網(wǎng)絡(luò)的對(duì)數(shù)頻率特性L(ω)0φ(ω)結(jié)論：在處具有最大超前相角，且正好處于頻率1/aT和1/T的幾何中心線。證明如下:超前網(wǎng)絡(luò)相角計(jì)算式是將上式求導(dǎo)并令其為零，得最大超前角頻率：設(shè)ω1為頻率1/aT和1/T的幾何中心，則有：

處的對(duì)數(shù)幅頻特性：注：ɑ值選的越大，超前網(wǎng)絡(luò)的微分效應(yīng)越強(qiáng)，但為保持較高的信噪比，ɑ值一般不超過20代入相角計(jì)算公式得最大超前相角：

10ɑ與及10lgɑ的關(guān)系曲線ɑ可見：當(dāng)α大于20以后，的變化很小，α一般取1

20之間。則其最大超前相角發(fā)生的頻率是多少？最大超前相角是多少（列式即可）？思考題1.如果一超前校正網(wǎng)絡(luò)的傳遞函數(shù)為：2.如果通過串聯(lián)超前網(wǎng)絡(luò)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行校正，則最可能利用其那種特點(diǎn)？可改善系統(tǒng)的哪方面性能？1.25a=16,T=0.1(2)用頻域法設(shè)計(jì)無源超前校正網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)步驟(1)根據(jù)穩(wěn)態(tài)誤差要求，確定開環(huán)增益K。(2)利用已確定的開環(huán)增益，計(jì)算待校正系統(tǒng)的相角裕度。設(shè)計(jì)步驟(3)根據(jù)截止頻率要求，計(jì)算超前網(wǎng)絡(luò)參數(shù)和T。為保證響應(yīng)速度和相角超前特性，取其成立條件是：其中

是系統(tǒng)校正前點(diǎn)的對(duì)數(shù)幅頻。

根據(jù)上式求出后再根據(jù)即可求出參數(shù)T設(shè)計(jì)步驟驗(yàn)算方法：a.根據(jù)公式由已知求b.計(jì)算待校正系統(tǒng)在時(shí)的相角（裕度）。c.根據(jù)公式校驗(yàn)校正后系統(tǒng)的相角裕度是否滿足要求，若不滿足，則重新選擇值（一般使其增大），重新計(jì)算。（4）校驗(yàn)相角裕度校正后系統(tǒng)的相角裕度。（3）串聯(lián)超前校正設(shè)計(jì)實(shí)例例6-3:設(shè)控制系統(tǒng)如圖所示，若要求系統(tǒng)在單位斜坡輸入信號(hào)作用時(shí)，位置輸出穩(wěn)態(tài)誤差，開環(huán)系統(tǒng)截止頻率，相角裕度，幅值裕度，試設(shè)計(jì)串聯(lián)無源校正網(wǎng)絡(luò)。R(s)C(s)6-3解：(1)根據(jù)穩(wěn)態(tài)誤差要求確定開環(huán)增益K由：得：取：得待校正系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為：(2)繪制待校正系統(tǒng)的頻率特性曲線，計(jì)算相角裕度。由：得：由漸近線求

：由求相角裕度

：(3)計(jì)算超前網(wǎng)絡(luò)參數(shù)。由頻率特性或計(jì)算求得：計(jì)算方法：試選：故：得：(3)計(jì)算超前網(wǎng)絡(luò)參數(shù)（續(xù)）。故超前網(wǎng)絡(luò)傳遞函數(shù)：求得：為補(bǔ)償增益衰減，放大器增益需提高4倍。校正后系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)：(4)繪制校正后系統(tǒng)的對(duì)數(shù)頻率特性曲線，驗(yàn)算算校正后系統(tǒng)的相角裕度。待校正系統(tǒng)在點(diǎn)的相角：校正后系統(tǒng)的相角裕度：校正網(wǎng)絡(luò)在點(diǎn)的相角：L(ω)dB0db2040-40-208.80.22.210.1ω20100-20db/dec-40db/dec3.14.4-6db12db這種校正主要對(duì)未校正系統(tǒng)中頻段進(jìn)行校正，使校正后中頻段幅值的斜率為-20dB/dec，且有足夠大的相位裕度。超前校正會(huì)使系統(tǒng)瞬態(tài)響應(yīng)的速度變快。校正使系統(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。串聯(lián)超前校正的作用超前校正一般應(yīng)用于系統(tǒng)原來穩(wěn)定但相角裕度不滿足要求且快速性不滿足要求的系統(tǒng)。在截止頻率附近相角迅速減小的系統(tǒng)不宜采用串聯(lián)超前校正。產(chǎn)生的原因有兩種：①有兩個(gè)交接頻率彼此靠近的慣性環(huán)節(jié)；②有兩個(gè)交接頻率彼此相等的慣性環(huán)節(jié)；③有一個(gè)震蕩環(huán)節(jié)。串聯(lián)超前校正的應(yīng)用條件常用術(shù)語英文表述超前校正LeadCompensation

無源網(wǎng)絡(luò)PassiveNetwork

頻率特性frequencycharacteristic

相角裕度phasemargin

3.串聯(lián)滯后校正（2）無源滯后網(wǎng)絡(luò)a.無源滯后-超前網(wǎng)絡(luò)的電路圖U1U2R1R2C

兩個(gè)假設(shè)：①輸入信號(hào)源的內(nèi)阻為零，②輸出端負(fù)載阻抗為無窮大，則其傳遞函數(shù)：b.無源滯后網(wǎng)絡(luò)的傳遞函數(shù)其中

稱為滯后校正裝置傳遞函數(shù)記住c.無源滯后網(wǎng)絡(luò)

的零極點(diǎn)分布j0由：得零極點(diǎn)分布圖如圖所示j0c.無源滯后網(wǎng)絡(luò)的零極點(diǎn)分布90O的對(duì)數(shù)頻率特性曲線圖如圖所示d.無源滯后網(wǎng)絡(luò)的對(duì)數(shù)頻率特性L(ω)0φ(ω)結(jié)論：在處具有最大超前相角，且正好處于頻率1/bT和1/T的幾何中心線。

處的對(duì)數(shù)幅頻值：最大滯后角頻率：最大滯后相角：通常使：滯后校正的作用：主要利用其高頻幅值衰減特性，以降低系統(tǒng)的開環(huán)截止頻率。此時(shí)：(2)用頻域法設(shè)計(jì)無源滯后校正網(wǎng)絡(luò)(2)利用已確定的開環(huán)增益，畫出待校正系統(tǒng)的對(duì)數(shù)頻率特性，確定待校正系統(tǒng)的截止頻率、相角裕度和幅值裕度。設(shè)計(jì)步驟(1)根據(jù)穩(wěn)態(tài)誤差要求，確定開環(huán)增益K。(3)選擇不同的計(jì)算或查出不同的值，在伯德圖上繪制曲線。設(shè)計(jì)步驟其中預(yù)?。涸?/p>

曲線上查出相應(yīng)的值。(4)根據(jù)截止頻率要求，選擇系統(tǒng)校正后的截止頻率?？紤]到滯后網(wǎng)絡(luò)在新的截止頻率處會(huì)產(chǎn)生一定的相角滯后，因此下式成立設(shè)計(jì)步驟注：若根據(jù)上式算出的T大的難以實(shí)現(xiàn)，則可將系數(shù)0.1適當(dāng)加大，如在0.1-0.25范圍內(nèi)，此時(shí)的估算值在-6o~-14o范圍內(nèi)確定。(5)根據(jù)下述關(guān)系確定滯后網(wǎng)絡(luò)參數(shù)b和T設(shè)計(jì)步驟是根據(jù)校正后系統(tǒng)的截止頻率的計(jì)算值。（4）驗(yàn)算已校正系統(tǒng)相角裕度和幅值裕度h（3）串聯(lián)滯后校正設(shè)計(jì)實(shí)例例6-4:設(shè)控制系統(tǒng)如圖所示，若