反馈控制技术1反馈控制系统概述与AGC电路原理

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1、第八章无线电技术中的反馈控制电路8.1反馈控制系统的概念8.1.1反馈控制系统的组成、工作过程和特点8.1.2反馈控制系统的基本分析8.2自动增益控制(AGC)电路8.2.1电路的组成、工作原理和性能分析8.2.2放大器的增益控制——可控增益电路8.2.3AGC控制电压的产生——电平检测电路8.2.4AGC电路举例作业:8.18.4第一讲反馈控制概念与AGC电路反馈控制是现代系统工程中的一种重要技术手段。在系统受到扰动的情况下，通过反馈控制作用，可使系统的某个参数达到所需的精度，或按照一定的规律变化。根据控制对象参数不同，分为以下三类：自动增益控制(AGC)电路自动频率控制(AF

2、C)电路自动相位控制(APC)电路。内容提要8.1.1反馈控制系统的组成、工作过程和特点8.1反馈控制系统的概念反馈控制系统的方框图如图8.1所示。比较器将外加的参考信号r(t)和反馈信号f(t)进行比较，通常是取其差值信号e(t),作为控制信号；可控特性设备是在输入信号s(t)的作用下产生输出信号y(t)，其输出与输入特性的关系受误差信号e(t)的控制。反馈环节是将输出信号y(t)按一定的规律反馈到输入端，这个规律可以随着要求的不同而不同，它对整个环路的性能起着重要的作用。图8.1.1反馈控制系统的方框图1.反馈控制系统的工作过程假定系统已处于稳定状态，这是输入信号为s0，输出

3、信号y0，参考信号为r0，比较器输出的误差信号为e0。①参考信号r0保持不变，输出信号y发生了变化。y发生了变化的原因可以是输入信号s(t)发生了变化，也可以是可控特性设备本身的特性发生了变化。y的变化经过反馈环节将表现为反馈信号f的变化，使得输出信号y向趋近于y0的方向进一步变化。在反馈控制系统中，总是使输出信号y进一步变化的方向与原来的变化方向相反，也就是要减小y的变化量。y的变化减小将使得比较器输出的误差信号减小。系统再次达到稳定时，误差信号e的变化很小，意味着输出信号y偏离稳态值y0也很小，从而达到稳定输出y0的目的。显然，整个调整过程是自动进行的。②参考信号r0发生了变

4、化。这时即使输入信号s(t)和可控特性设备的特性没有变化，误差信号e也要发生变化。系统调整的结果使得误差信号e的变化很小，这只能是输出信号y与参考信号r同方向的变化，也就是输出信号将随着参考信号的变化而变化。总之，由于反馈控制作用，较大的参考信号变化和输出信号变化，只引起小的误差信号变化。欲得此结果，需满足如下两个条件：一是要反馈信号变化的方向与参考信号变化的方向一致.因为比较器输出的误差信号e是参考信号r与反馈信号f之差，即e=r-f，所以，只有反馈信号与参考信号变化方向一致，才能抵消参考信号的变化，从而减小误差信号的变化。二是从误差信号到反馈信号的整个通路（含可控特性设备、反

5、馈环节和比较器）的增益（开环增益）要高。整个通路的增益愈高，同样的误差信号变化所引起的反馈信号变化就愈大。对于相同的参考信号与反馈信号之间的起始偏差，在系统重新达到稳定后，通路增益高，误差信号变化就小，整个系统调整的质量就高。2.反馈控制系统的特点①误差检测。控制信号产生和误差信号校正全部都是自动完成的。②系统是根据误差信号的变化而进行调整的，而不管误差信号是由哪种原因产生的。③系统的合理设计能够减小误差信号的变化，但不可能完全消除。这是因为始终要有一个控制信号，也就需要有误差信号，只是希望误差信号越小越好。8.1.2反馈控制系统的基本分析1.反馈控制系统的传递函数及数学模型分析

6、反馈控制系统就是要找到参考信号与输出信号（又称被控信号）的关系，也就是要找到反馈控制系统的传输特性。和其他系统一样，反馈控制系统也可以分为线性系统与非线性系统。这里着重分析线性系统。若参考信号r(t)的拉氏变换为R(s)，输出信号y(t)的拉氏变换为Y(s)，则反馈控制系统的传输特性表示为：8.1.1称T(s)为反馈控制系统的闭环传输函数。下面来推导闭环传输函数T(s)的表示式，并利用它分析反馈控制系统的特性。为此需先找出反馈控制系统各部件的传递函数及数学模型。⑴比较器比较器的典型特性如图8.2所示，其输出的误差信号e通常与参考信号r和反馈信号f的差值成比例，即e=Acp(r-f

7、)8.1.2这里Acp是一个比例常数，它的量纲应满足不同系统能够的要求。图8.1.2比较器的典型特性AGC系统中，r是参考信号电平值,f是反馈信号电平值，所以Acp是一个无量纲的常数；AFC系统中，r是参考信号的频率值，f是反馈信号频率值，e是反映这两个频率差的电平值，所以Acp量纲是V/Hz。图8.1.2比较器的典型特性APC系统中，r是参考信号的相位值，f是反馈信号信号的相位值，e是电平值，所以Acp量纲是V/弧度。误差信号e的量纲：e=Acp(r-f)e=Acp(r-f)将