《自动控制原理第二节常用校正装置及其特性》由会员分享，可在线阅读，更多相关《自动控制原理第二节常用校正装置及其特性（20页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、2019/7/2,1,一般而言，当控制系统的开环增益增大到满足其静态性能所要求的数值时，系统有可能不稳定，或者即使能稳定，其动态性能一般也不会理想。在这种情况下，需在系统的前向通路中增加超前校正装置，以实现在开环增益不变的前题下，系统的动态性能亦能满足设计的要求。,第二节 常用校正装置及其特性,无源校正网络,超前校正,有源校正网络,1.无源超前校正,滞后校正,滞后超前校正,先讨论超前校正网络的特性，而后介绍基于频率响应法的超前校正装置的设计过程。,2019/7/2,2,假设该网络信号源的阻抗很小，可以忽略不计，而输出负载的阻抗为无穷大，则其传递函数为,图6-9无源超前网络,时间常数,分度系数,
2、(6-19),(a),(b),2019/7/2,3,时间常数,分度系数,(6-19),因此需要提高放大器增益加以补偿,(6-20),带有附加放大器的无源超前校正网络,此时的传递函数,2019/7/2,4,超前网络的零极点分布,故超前网络的负实零点总是位于负实极点之右，两者之间的距离由常数 决定。,可知改变,和T(即电路的参数,超前网络的零极点可在s平面的负实轴任意移动。,由于,)的数值，,图6-10 超前校正网络 零、极点分布,2019/7/2,5, 对应式(6-20)得,(6-21),画出对数频率特性如图6-11所示。显然，超前网络对频率在,(6-22),(6-20),之间的输入信号有明显的
3、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。,2019/7/2,6,20dB/dec,图6-11 超前校正网络的BODE图,2019/7/2,7,由(6-22),(6-23),故在最大超前角频率 处,具有最大超前角,正好处于频率,与,的几何中心,的几何中心为,即几何中心为,(6-25),最大超前角频率,求导并令其为零,(6-24),2019/7/2,8,频率特性,20dB/dec,2019/7/2,9,2019/7/2,10,(b) 最大超前角及最大超前角处幅值与分度系数的关系曲线,dB,o,a,由图知，超前相角随a值的增大而增大，但并不成比例。当 时，相角
4、略有增大，分度系数a会急剧增大，这意味着装置的幅值衰减很快。因此，宜采用两级超前装置串联来实现校正。,2019/7/2,11,2.无源滞后网络,如果信号源的内部阻抗为零，负载阻抗为无穷大，则滞后网络的传递函数为,时间常数,分度系数,(6-27),图6-13无源滞后网络,2019/7/2,12,图6-14无源滞后网络特性,-20dB/dec,2019/7/2,13,同超前网络，滞后网络在,时，对信号没有衰减作用,时，对信号有积分作用，呈滞后特性,时，对信号衰减作用为,同超前网络，最大滞后角，发生在,几何中心，称为最大滞后角频率，计算公式为,(6-29),( 6-30),b越小，这种衰减作用越强,
5、由图6-14可知,2019/7/2,14,采用无源滞后网络进行串联校正时，主要利用其高频幅值衰减的特性，以降低系统的开环截止频率，提高系统的相角裕度。滞后网络怎么能提高系统的相角裕度呢？,2019/7/2,15,在设计中力求避免最大滞后角发生在已校系统开环截止频率,附近。选择滞后网络参数时，通常使网络的交接频率,远小于,一般取,此时，滞后网络在,处产生的相角滞后按下式确定,将,代入上式,b与 和20lgb的关系如图6-15所示。,2019/7/2,16,图6-15 b与,和20lgb的关系,b,0.01,0.1,1,20lgb,dB,2019/7/2,17,3.无源滞后-超前网络,图6-16 无源滞后-超前网络,传递函数为,设,则有,式(6-32)表示为,(6-32),a是该方程的解,2019/7/2,18,图6-17 无源滞后-超前网络频率特性,2019/7/2,19,求相角为零时的角频率,(6-33),的频段，,的频段，,当,校正网络具有相位滞后特性,校正网络具有相位超前特性。,2019/7/2,20,实际控制系统中广泛采用无源网络进行串联校正，但在放大器级间接入无源校正网络后，由于负载效应问题，有时难以实现希望的规律。此外，复杂网络的设计和调整也不方便。因此，需要采用有源校正装置。,4 有源校正网络,
