第6章：系统的性能指标与校正ppt课件.ppt

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1、第六章系统的性能指标与校正6.1系统的性能指标6.2系统的校正6.3串联校正6.4PID校正6.5反馈校正6.6顺馈校正（顺馈补偿）6.7关于系统校正的一点讨论6.1系统的性能指标（前提：系统必须是稳定的）时域性能指标1瞬态性能指标xo(t)ttrtpts1）上升时间tr2）峰值时间tP3）调整时间ts4）延迟时间td5）最大超调量MP%--系统平稳性指标稳态性能指标稳态误差eSS----系统准确性指标系统快速性指标二频域性能指标1相位裕度2幅值裕度Kg系统相对稳定性指标复现频率m及复现带宽0~m谐振频率r及谐振峰值MrMr↑→ξ↓→系统的平稳性↓r↓→ξ↑

2、→系统的快速性↓5截止频率b及截止带宽0~bb↑→系统的快速性↑6.2系统的校正一、校正的概念指在系统中增加新的环节，以改善系统的性能的方法解：I型系统，系统增益为K=1/5则稳态误差为：为提高系统的准确性，加入比例环节Gc(s)=10系统的传递函数变为：则系统的稳态误差变为：ess=0.5不稳定系统ReIm(-1,j0)使系统稳定的方法：1、将开环增益减小只要K<6系统稳定但K值减小将使系统的稳态误差增大2、在原有系统中增加新的环节从频率法的观点看：增加新的环节，主要是改变系统的频率特性二、由开环频率特性估算闭环系统的性能L()c低频段中频段高频段1、低

3、频段幅频对数图在第一个转折频率以前的区段，低频段决定系统的准确性即幅值越大系统的稳态误差越小2、中频段幅频对数图在穿越频率c附近的区段穿越频率越大，调整时间越短，系统的快速性越好1）从系统的稳定性和快速性出发，希望中频段为-20dB/dec的斜线2）当中频段的斜率为-40dB/dec，则所占频率不宜过宽，否则稳定性变坏，调整时间增长。3）当中频段斜率高于-40dB/dec，系统的稳定性难以稳定3、高频段中频段以后(>10c)的区段高频段的斜率越大，系统的抗干扰能力越强加入校正环节后，应使开环传递函数的BODE图满足：1）低频段的增益充分大，以保证稳态误差的要求2

4、）中频段使对数幅频特性的斜率等于-20dB/dec,并占据充分宽的频带，以保证系统具有适当的相位裕量3）高频段的增益应尽快减小，以便使噪声影响减到最小三、校正的分类1、串联校正Gc(s)G(s)H(s)Xi(s)Xo(s)2、并联校正（反馈校正）Gc(s)G2(s)H(s)Xi(s)Xo(s)G1(s)G3(s)3、复合（前馈、顺馈）校正Gc(s)G2(s)Xo(s)G1(s)N(s)Xi(s)H(s)Gc(s)G2(s)Xo(s)G1(s)Xi(s)H(s)校正方式取决于系统中信号的性质、技术方便程度、可供选择的元件、其它性能要求（抗干扰性、环境适应性等）、经济性等

5、诸因素。一般串联校正设计较简单，也较容易对信号进行各种必要的变换，但需注意负载效应的影响。反馈校正可消除系统原有部分参数对系统性能的影响，所需元件数也往往较少。性能指标要求较高的系统，往往需同时采用串、并联校正方式。6.3串联校正一、相位超前校正1、校正原理Cui(t)uo(t)R1R2∵<1∴∠Gc(j)>0为相位超前校正系统Nyquist轨迹：ReIm1=0=∞m最大超前相位频率最大超前相位↓→m↑↓→幅值↓1ImRe1m12mmBode图：L()20lg2、采用Bode图进行相位超前校正例：已知单位反馈系统的开环传函要求在单位速

6、度输入时系统的稳态误差ess=0.05，相位裕度≥50o,增益裕度Kg≥10dB1）根据稳态误差确定K2）作系统的开环传递函数Bode图相位裕度=17增益裕度Kg=∞系统是稳定的。但相对稳定性不合要求相位裕度差：50-17=33o()L()121020400-90-180=17o3）增加校正环节∵相位不足∴增加一个相位超前校正环节考虑相位超前时，幅频图会在坐标轴上右移，相位超前要加5o左右相位超前量：m=50-17+5=38最大超前相位角对应的幅值为：=6.2dB（此时的增益为1）校正后的剪切频率c=9s-1()L()121020400-90

7、-1809-6.2dB=17o由c=m∴T=0.23(s)T=0.055(s)相位超前校正环节的传递函数为系统的开环传函为1210()L()121020400-90-1809-40dB/dec-20dB/dec相位超前校正的作用：提高了系统的相对稳定性，加快了系统的响应速度，改善了系统的动态特性2基本不影响系统的稳态性能二、相位滞后校正1、校正原理及其频率特性uiuoR1R2c∵>1∴∠Gc(j)<0为相位滞后校正系统ReIm1m最大滞后相位频率最大滞后相位相位滞后校正环节为低通滤波器L()()mm-20lg0