自动控制原理第六章线性系统的校正方法.ppt

自动控制原理第六章线性系统的校正方法
一、串联校正的基本思想
设计基础：开环对数频率特性与闭环系统品质之间存在某种联系。
设计指标：ν、K、ωc、γ、Kg。因此需要将闭环指标用开环频域指标近似表示。
校正设计任务：选择适当的校正装置的传函Gc(s),使得Gc(s)G(s)在所要求的增益下的Bode图变为期望的形状，从而保证闭环系统具有所要求的动态品质。
注意：通常频域校正方法都是针对最小相位系统而言的！！
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二、期望的开环频率特性
1、开环频率特性与闭环性能之间的关系
开环频率特性低频段:表征了闭环系统的稳态性能（稳态误差）；
开环频率特性的中频段:表征了闭环系统的动态性能（振荡性、超调、相对稳定性等）；
开环频率特性的高频段:表征了闭环系统的复杂性和噪声抑制能力。
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2、期望开环系统频率特性的形状
低频段：增益充分大，以保证稳态误差要求；
中频段：对数幅频特性斜率一般为－20dB/dec，并占据充分宽的频带，以保证具备适当的相角裕度；
高频段：增益尽快减小，以削弱噪声影响。若系统原有部分高频段已符合这种要求，则校正时可保持高频段形状不变，以简化校正装置的形式。
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三、相位超前校正
1、相位超前校正装置的传函和Bode图
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2、相角超前校正的特点
提供正相移，开环增益衰减a倍，需附加放大器补偿
相位超前主要发生在频段(1/aT,1/T)，且超前角最大值为
此最大值发生在对数频率特性曲线的几何中心，对应的角频率为
这个结果可由∠Gc(jω)求极值得到。
校正环节转折频率
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3、相位超前校正的作用说明
对于某稳定的开环传函的渐近频率特性曲线L1、j1。
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原系统分析：由L1、j1曲线可知，在L1>0的范围内，j1对-π线有一次负穿越，原系统不稳定。
超前校正的作用频段：在中频段串联加入超前校正，并使其转折频率1/aT、1/T原则上位于ωc1的两侧，校正后的曲线为L2、j2。
校正前后频率特性变化：
中频段渐近线斜率: -40dB/dec→-20dB/dec
剪切频率（截止频率）：ωc1→ ωc2(增大)
相角： j1 → j2 （明显上移）
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校正后系统分析：经校正后系统不仅稳定，而且有一定稳定裕度，既改善了系统稳定性，又提高了系统快速性（ωc1↑）。
结论：超前校正可用在既要提高快速性，又要改善振荡性的情况。但超前校正使系统高频段上移了20lga dB，削弱了系统抗高频干扰的能力。
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4、串联相位超前校正设计举例
例6-3 设Ⅰ型单位反馈系统原有部分的开环传递函数为
要求设计串联校正装置，使系统具有K＝12及γ>40°的性能指标。
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