7-2-1-相位超前校正.ppt

1、自動(dòng)控制原理第7章 線性系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法,1系統(tǒng)校正 ?,為了獲得更好的系統(tǒng)性能，而對(duì)系統(tǒng)的參數(shù)與結(jié)構(gòu)進(jìn)行必要的校調(diào)。,回顧： 系統(tǒng)校正的概念與校正裝置,2校正裝置 ?,無源校正裝置，有源校正裝置； 相位超前校正裝置，相位滯后校正裝置，相位滯后超前校正裝置,回顧： 系統(tǒng)校正的概念與校正裝置,按校正裝置在系統(tǒng)中的連接方式： 串聯(lián)校正 、并聯(lián)校正、前饋校正、復(fù)合校正,比如串聯(lián)校正：,3校正方式？,回顧： 系統(tǒng)校正的概念與校正裝置,根據(jù)校正裝置的相位特征而分為：,3校正方式？,回顧： 系統(tǒng)校正的概念與校正裝置,相位超前校正、 相位滯后校正、 相位滯后超前校正,第7章 線性系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法7.3 基于伯德

2、圖的系統(tǒng)校正 7.3.1 相位超前校正 7.3.2 相位滯后校正 7.3.3 滯后-超前校正 7.3.4 超前、滯后、滯后-超前校正的比較,7.3 基于伯德圖的系統(tǒng)校正為什么選擇基于伯德圖的方法？,1、幅頻特性相乘關(guān)系轉(zhuǎn)化為相加關(guān)系 2、設(shè)計(jì)過程得到簡化。,7.3 基于伯德圖的系統(tǒng)校正 如何校正？ 1 相位超前校正 2 相位滯后校正 3 滯后-超前校正,相位超前校正 校正原理？ 校正方法？ 校正利弊？ （通過實(shí)例分析來總結(jié)）,7.3 基于伯德圖的相位超前校正,相位超前校正原理,7.3 基于伯德圖的相位超前校正,相位超前校正裝置及其傳遞函數(shù),Bode圖,頻率特性的主要特點(diǎn)是：,相頻特性為正值；

3、存在最大相位超前量jm； w=wm處，獲得jm；,7.3 基于伯德圖的相位超前校正,Gc為校正裝置，G為對(duì)象,基于伯德圖的相位超前校正方法,利用頻率響應(yīng)法設(shè)計(jì)超前校正裝置的步驟如下：, 求出滿足穩(wěn)態(tài)性能指標(biāo)的開環(huán)增益K值；, 根據(jù)求出的K值，畫出校正前的Bode圖，確定此時(shí)的幅值穿越頻率wc1和相位裕量g1；,7.3 基于伯德圖的相位超前校正,相位超前校正裝置提供的最大相位超前量,g0 為系統(tǒng)期望的相角裕量 g1 未校正系統(tǒng)的相角裕量,一般預(yù)留抵消滯后量為510, 根據(jù) ，由jm求出a值,7.3 基于伯德圖的相位超前校正,相位超前裝置在wm處的幅值,所以wc2應(yīng)選在未校正系統(tǒng)的L(w) =10

4、lga處。, 當(dāng)wc2wm時(shí)，由,在系統(tǒng)中把原放大器增益增大a倍，或插入一個(gè)增益為a的 放大器。,畫出校正后的Bode圖，確定此時(shí)的幅值穿越頻率wc2和相位裕量g2，校驗(yàn)系統(tǒng)的性能指標(biāo)。一定要校驗(yàn)，不滿足做。,7.3 基于伯德圖的相位超前校正,例：已知一單位反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為 試設(shè)計(jì)一個(gè)相位超前校正裝置滿足: 相位裕量大于45； 對(duì)單位速度函數(shù)輸入，輸出的穩(wěn)態(tài)誤差小于或等于 0.01rad。,7.3 基于伯德圖的相位超前校正,解： 對(duì)型系統(tǒng)ess=R/Kv，現(xiàn)R=1,要求 即, 畫出Kg=1時(shí)未校正系統(tǒng)Bode圖，確定此時(shí)的wc1和g。,7.3基于伯德圖的相位超前校正,7.3 基于伯德圖

5、的相位超前校正,若按折線計(jì)算,7.3基于伯德圖的相位超前校正, 求出需要相位超前網(wǎng)絡(luò)提供的最大相位超前量jm。,這里考慮原系統(tǒng)相頻特性在wc1附近較平坦，所以只加5。, 由,決定校正系統(tǒng)的幅值穿越頻率wc2。為了最大限度利用相位 超前網(wǎng)絡(luò)的相位超前量，wc2應(yīng)與wm相重合。即wc2應(yīng)選在未校正系統(tǒng)的L(w) =10lga處。,7.3基于伯德圖的相位超前校正,在系統(tǒng)中把原放大器增益增大2.2倍，或插入一個(gè)增益為2.2 的放大器。, 畫出校正后的Bode圖，確定此時(shí)的幅值穿越頻率wc2和相位裕量g2，校驗(yàn)系統(tǒng)的性能指標(biāo)。, 當(dāng)wc2wm時(shí)，由,7.3 基于伯德圖的相位超前校正,7.3 基于伯德圖的相位超前校正,7.3基于伯德圖的相位超前校正,相位超前校正對(duì)系統(tǒng)的影響和限制,有利改善：, 改善了系統(tǒng)的相對(duì)穩(wěn)定性； 改善了系統(tǒng)的快速性； 不影響準(zhǔn)確性。,7.2 基于伯德圖的相位超前校正,不利因素：,高頻衰減相對(duì)減弱，易引入高頻諧波干擾,工程簡易方法：,7.2 基于伯德圖的相位超前校正（工程應(yīng)用補(bǔ)充知識(shí)）,一階微分消弱大慣性環(huán)節(jié)的影響,工程簡易方法：,7.2 基于伯德圖的相位超前校正（工程應(yīng)用補(bǔ)充知識(shí)）,一階微分消弱大慣性環(huán)節(jié)的影響,校正后的傳遞函數(shù)：,工程應(yīng)用于案例,7.2 基于伯德圖的相位超前校正（工程應(yīng)用補(bǔ)充知識(shí)）,熱工系統(tǒng)：,工程應(yīng)用于案例,7.2 基于伯