6-3串联校正.ppt

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1、第六章线性系统的校正方法6-2常用的校正装置及其特性6-0引言6-1系统的设计与校正问题6-3串联校正6-4反馈校正6-5复合校正6-3串联校正1.频率响应法校正设计2.串联超前校正3.串联滞后校正4.串联滞后－超前校正5.串联综合法校正6.串联工程设计方法若系统设计要求满足的性能指标属于频域特征量，则采用串联校正。开环系统对数频率特性频率响应法校正设计特点：设计结果仅满足频域指标，非时域指标方法简便，在波特图基础上确定校正装置的参数。低频段：表征闭环系统的稳态性能。中频段：表征闭环系统的动态性能。高频段：表征闭环系统的复杂性和噪声抑

2、制性能。设计原理即：在系统中加入频率特性形状合适的校正装置，使开环系统频率特性形状变成所期望的形状。低频段：开环增益充分大，满足闭环系统的稳态性能的要求。中频段：对数幅度特性曲线斜率一般为【-20dB】，并占据充分的频带，以保证具备适当的相角裕度。高频段：增益尽快减小，以消弱噪声影响。若系统原有部分高频段已符合该要求，则校正使可保持高频段形状不变，以简化校正装置的形式。常用方法线性系统常用的校正装置设计方法：分析法和综合法分析法(又称试探法)：特点：直观，物理上易于实现，但要求设计者有一定的设计经验，设计过程带有试探性。目前工程上多采

3、用的方法。综合法(期望特性法)：特点：理论上，物理上难以准确实现。思想：根据开环系统对数频率特性（波特图），根据规定的性能指标要求确定系统期望的开环特性形状，再与系统原有开环特性相比较，从而确定校正方式，校正装置的形状和参数。均仅仅适用最小相位系统串联超前校正基本原理：利用超前网络或PD控制器的相角超前特性。稳态性能(低频段)：增益充分大。动态性能(中频段)：准确地将超前网络地交接频率1/aT和1/T选在待校正系统截止频率地两边，并适当选择参数a和T，使已校正系统地截止频率和相角裕度满足性能指标地要求，从而改善闭环系统地动态性能。频率

4、法设计无源超前网络的设计步骤分四个步骤：（1）根据稳态误差，确定开环增益K（2）根据开环增益K，确定待校正系统的相角裕度设计步骤（3）根据截止频率wc”，计算超前网络参数a和Twm＝wc”（4）验算已校正系统的相角裕度r”验算方法：由已经a值查图6－13（b），或由公式（6－21）求得最大超前相角。再有已经的截止频率算出待校正系统在截止频率时候的相角裕度r”（wc”）。当验算的结构不满足指标要求时，需重新选择最大超前角频率。例题6－3C(s)-图6－21控制系统解：如下页图所示【-20】【-40】【L’(w)】如下页图所示【-20】【

5、-40】【L’(w)】【L”(w)】【-60】表明系统经串联校正后，中频段斜率变为【-20dB/dec】，并占据6.6rad/s的频带范围，从而系统相角裕度增大，动态过程超调量下降。实际的控制系统，中频段斜率大多为【-20dB/dec】。串联超前校正可使开环系统截止频率增大，从而闭环系统带宽也增大，使响应速度加快。制约因素闭环带宽的要求若待校正系统不稳定，为得到规定的相角裕度，需要超前网络提高很大的相角超前量，故a很大，从而造成已校正系统带宽过大，使的通过系统的高频噪声电平过高，可能使系统失控。在截止频率附近相角迅速减小的待校正系统，

6、一般不宜采用串联超前校正。相角迅速减小的原因：在待校正系统截止频率附近，或有两个交接频率彼此靠近的惯性环节，或有一个振荡环节。解决方法采用其他方法校正采用两级（或两级以上）的串联超前网络进行串联超前校正。采用一个滞后网络进行串联滞后校正。采用测速反馈校正。3.串联滞后校正基本原理：利用滞后网络或PI控制器的高频幅值衰减特性，使已校正系统截止频率下降，从而使系统获得足够的相角裕度。最大滞后角力求避免发生在系统截止频率附近。串联滞后校正适用于系统响应速度要求不高，而一直噪声电平性能要求较高的情况。频率法设计无源滞后网络的设计步骤分四个步骤

7、：C(s)-例题6－4图6－23控制系统解：串联滞后校正与串联超前校正比较串联校正是利用超前网络地相角超前特性；而滞后校正是利用滞后网络地高频幅值衰减特性。为满足严格地稳态性能要求，当采用无源校正网络时，超前校正要求一定的附加增益，而滞后校正一般不需要附加增益。对于同一系统，采用超前校正的系统带宽大于采用滞后校正的系统带宽。说明在有些应用方面，采用滞后校正可能会得出时间常数大到不能实现的结构。这种情况下，最好采用串联滞后－超前校正。串联滞后－超前校正兼有滞后校正和超前校正的优点。当大校正系统不稳定，且要求校正后系统的响应速度，相角裕度

8、和稳态精度较高时，以采用该方法为宜。基本原理：利用滞后－超前网络的超前部分来最大系统的相角裕度，同时利用滞后部分来改善系统的稳态性能。串联滞后－超前校正基本原理设计步骤（1）根据稳态误差，确定开环增益K（2）绘制待校正系