自动控制原理6-1串联校正资料.ppt

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1、自动控制原理6-1串联校正L()/dB()180=0c如下图系统开环伯德图:G(s)G(s)/k12其中G(s)是根据给定的稳态误差指标设计的，但此时的相角裕度=0，系统处于稳定边界上，不能正常工作。如把G(s)所对应的系统称为未校正系统，虽然可以通过减小未校正系统的开环放大系数使相角裕度增加，如特性曲线G(s)/k1所示，但稳态误差也要随之增加，所以开环放大系数是不能减小的。而改变未校正系统的其它参数都是比较困难的。这样就得在原系统的基础上采取另外一些措施，即对系统加以“校正”。所谓的“校正”，就是

2、在原系统中加入一些参数可以根据需要而改变的机构或装置，使系统整个特性发生变化，从而满足给定的各项性能指标。这一附加的装置称为校正装置。3加入校正装置后使未校正系统的缺陷得到补偿，这就是校正的作用。6.1.2校正方式常用的校正方式有串联校正、反馈校正、前馈校正和复合校正四种。串联校正装置一般接在系统误差测量点之后和放大器之前，串接于系统前向通道之中；反馈校正装置接在系统局部反馈通道之中。串联校正对象控制器反馈校正4前馈校正或顺馈校正，是在系统主反馈回路之外采用的校正方式。这种校正方式的作用相当于对给定值信号进行整形或滤波后，

3、再送入系统；另一种前馈校正装置接在系统可测扰动作用点与误差测量点之间，对扰动信号进行直接或间接测量，并经变换后接入系统，形成一条附加的对扰动影响进行补偿的通道。前馈校正对象控制器5前馈校正可以单独作用于开环控制系统，也可以作为反馈控制系统的附加校正而组成复合控制系统。复合校正方式是在反馈控制回路中，加入前馈校正通路，组成一个有机整体，有按扰动补偿的复合控制形式和按输入补偿的复合控制形式。前馈校正对象控制器6G2(s)Gn(s)G1(s)G2(s)Gr(s)G1(s)7在控制系统设计中，常用的校正方式为串联校正和反馈校正两种

4、。究竟选用哪种校正方式，取决于系统中的信号性质、技术实现的方便性、可供选用的元件、抗扰性要求、经济性要求、环境使用条件以及设计者的经验等因素。串联校正：装置简单，调整灵活，成本低。反馈校正：其输入信号直接取自输出信号，校正装置费用高，调整不方便，但是可以获得高灵敏度与高稳定度。86.1.3设计方法在线性控制系统中，常用的校正装置设计方法有分析法和综合法两种。分析法又称试探法。用分析法设计校正装置比较直观，在物理上易于实现，但要求设计者有一定的工程设计经验，设计过程带有试探性。综合法又称期望特性法。这种设计方法从闭环系统性能

5、与开环系统特性密切相关这一概念出发，根据性能指标要求确定出希望开环特性的形状，然后与系统原有开环特性相比较，从而确定校正方式、校正装置的形式和参数。综合法有广泛的理论意义，但希望的校正装置传函可能相当复杂，在物理上难以实现。96.2典型校正装置6.2.1典型无源超前校正网络超前校正网络的电路图如下图所示。图中，U1为输入信号，U2为输出信号。应当指出，不论是分析法或综合法，其设计过程一般仅适用于最小相位系统。在频域内进行系统设计，是一种间接设计方法。因为设计结果满足的是频域指标，而不是时域指标。然而，在频域内进行设计又是一

6、种简便的方法，在伯德图上虽然不能严格定量地给出系统的动态性能，但却能方便地根据频域指标确定校正装置的参数，特别是对已校正系统的高频特性有要求时，采用频域法校正较其它方法更为简便。10式中CU1U2R2R1如果输入信号源的内阻为零，而输出端的负载阻抗为无穷大，则无源超前网络的传递函数可写为分度系数时间常数11采用无源超前网络进行串联校正时，校正后系统的开环放大系数要下降a倍，这样就满足不了稳态误差的要求，因此网络对开环放大系数的衰减需由提高放大器放大系数来补偿。现设网络对开环放大系数的衰减已由提高放大器放大系数所补偿，则无源

7、超前网络的传递函数可写为（1）零极点分布图：j01/aT1/T∵a1∴零点总是位于极点之右，二者的距离由常数a决定。零点的作用大于极点，故为超前网络。12（2）对数频率特性曲线：L()/dB0()020lga20dB/decmm13显然，超前网络对频率在1/aT至1/T之间的输入信号有明显的微分作用，在该频率范围内，输出信号相角比输入信号相角超前，超前网络的名称由此而得。当频率等于最大超前角频率m时，相角超前量最大，以m表示，而m又正好是1=1/aT和2=1/T的几何中点。现证明如下：将

8、上式求导并令其等于零，得最大超前角频率14或可见，m出现在1=1/aT和2=1/T的几何中点。上式表明，m仅与a有关。a值选得越大，则超前网络的微分作用越强。但为了保持较高的系统信噪比，实际选用的a值一般不大于20。此外，m处的对数幅频值为15Lc(m)=10lgaL()/dB0(