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1、额，这个文档是在百度文库花20 分下载的，太坑爹了，所以我加了这几个字重新上传了。大家攒点百度币不容易1超前校正的原理及方法2何谓校正为何校正2超前校正的原理及方法2超前校正的原理22扌空制系统的超前校正设计二二二二二二二二5初始状态的分析5超前校正分析及计算8校正装置参数的选择和计算8校正后的验证1014163心得正体系会性能改变的分析参考文献17控制系统的超前校正设计1超前校正的原理及方法何谓校正为何校正所谓校正，就是在系统中加入一些其参数可以根据需要而改变的机构或装置，是系统整 个特性发生变化。校正的目的是为了在调整发大器增益后仍然不能全面满足设计要求的性 能指标的情况下，通过加入的校正
2、装置，是系统性能全面满足设计要求。超前校正的原理及方法超前校正的原理无源超前网络的电路如图1所示。R1o| IoR2uco图 1 无源超前网络电路图如果输入信号源的内阻为了零，且输出端的负载阻抗为无穷大，则超前网络的传递函数可写为aG (s) = 1 + aTs(2-1)c1 + Ts式中 a = R1 + R2 1R2w RR 厂 ,T =12 CR + R1 2通常a为分度系数,T叫时间常数，由式（2-1）可知，米用无源超前网络进行串联校正时，整个系统的开环增益要下降a倍，因此需要提高放大器增益交易补偿。根据式（2-1）,可以得无源超前网络aG （s）的对数频率特性，超前网络对频率在1/a
3、T至 c1/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。在最大超前交频率处，具有最大超前角申。mm超前网路（2-1）的相角为甲（）=arctgaT一 arctgT（2-2）c将上式对3求导并令其为零，得最大超前角频率=1/T 爲（2-3）m将上式代入（2-2）,得最大超前角频率a 1. a 1申 =arctg= arcsmm2a +1（2-4）同时还易知=3 ”mc申m仅与衰减因子a有关。a值越大，超前网络的微分效应越强。但a的最大值受到超前 网络物理结构的制约，通常取为20左右（这就意味着超前网络可以产生的最大相位超前 大约为65
4、度）如果要得大于代：的相位超前角，可用两个超前校正网络串联实现，并在串 联的两个网络之间加一个隔离放大器，以消除它们之间的负载效应。利用超前网络或PD控制器进行串联校正的基本原理，是利用超前网络或PD控制器 的相角超前特性。只要正确地将超前网络的交接频率1/aT或1/T选在待校正系统截止频率 的两旁，并适当选择参数a和T,就可以使已校正系统的截止频率和相角裕度满足性能指 标的要求，从而改善系统的动态性能。使校正后系统具有如下特点：低频段的增益满足稳 态精度的要求；中频段对数幅频特性的斜率为-20db/dec，并具有较宽的频带，使系统具有满意的动态性能；高频段要求幅值迅速衰减，以减少噪声的影响。
5、超前校正的应用方法待系统闭环系统的稳态性能要求，可通过选择已校正系统的开环增益来保证。用频域 法设计无源超前网络的步骤如下：1）根据稳态误差要求，确定开环增益K2）利用已确定的开环增益，计算待校正系统的相角裕度。3）根据截止频率”的要求，计算a和T。令二”，以保证系统的响应速度，并充cmc分利用网络的相角超前特性。显然二成立的条件是mc厂+y （ ”）_L（”）二 L （）二 10lg aMcccm根据上式不难求出a值，然后由（2-3）确定T。4）验算已校正系统的相角裕度厂。验算时，由式（2-4）求得申，再由已知的算出MC待校正系统在时的相角裕度Y（）。最后，按下式算出CC丫”+y （”）MC
6、如果验算结果不满足指标要求，要重选，一般使增大，然后重复以上步骤MM2控制系统的超前校正设计初始状态的分析由以知条件，首先根据初始条件调整开环增益。因为在2r/min的斜坡输入下R 二 1212宀又e匕冬2K故取K = 6(rad)t ,则待校正的系统开环传递函数6s(1+ 0.05s )(1+ 0.5s)上式为最小相位系统，用MATLAB画出系统伯德图 程序为：num=6;den=,1,0;bode(num,den)grid得到的图形如图2所示。5050-jlj00-522 4-r -L L一|.-1 -L1-r -r - L-riL_L1i i i i i ii1 1 11 1 1i111
7、i111 1 1 III1 1 1 1IIIIIIII111 1 r-1- 1iI11iI11i1I1 1 1 illI1I1IIII111 1iiI11iI11i1I1 1 1 illI1I1IIII111 11i1 1 1i111i111 1 1Illi1 1 1 1IIII-T+ i-Hl -4 -1-1+ 一 1+-I-1Tl+ -| -1 - 1- i- i-F HI-H - h 4 - hIIII-1 -H -4 -1IIIIIIII111 111 1 11iii1111i 1Ii a iI 1 1 I1IIIIII111 111 1 11iii1111iIi a iI 1 1 I
8、1IIIIII111 111 1 11iii1111iIi a iI 1 1 I1IIIIII-1 T rm-r _-r - t -rT111T -*_l 1 - rr rn-ir i r1 11 T1 1i i iii i17 1Illi111 1ii i iiii iI111I1IiiiiiiIlli111 1ii i iiii i1111111i i iiii iIIII11iii1 1iiiiI11111Ii a iLLLLZTTiiiii -4i-i i i-i + i+44r- F -fl-1 1Q-1101011D2W3Frequency (rad/sec)图2校正前的系统伯德图
9、再用MATLAB求校正前的相角裕度和幅值裕度程序为：num=6;den=,l,O;sys=tf(num,den);margin(sys)gm,pm,wg,wp=margin(sys)得到图形如图3所示。Bode DiagramGm = 11.3 dBart 6.32 rad/sec) , Pm = 23.3 deg (at 3.11 rad/sec)50i i i i iirfi i i i ii-1i-i i i i iin-i i0 1 210 10 10Frequency (rad/sec图3校正前系统的裕度图可得：相角裕度Pm =幅值裕度Gm =截止频率o = 3.17 r用MATLA
10、B画出其根轨迹 程序为num=6;den=,1,0;rlocus(num,den);Title(控制系统根轨图)得到图形如图4所示。控制丟统根轨图超前校正分析及计算校正装置参数的选择和计算对于上面的系统，试选取w = w ”=4rad/s，可得:m cL(w ”)= 20lg G(jw ”)=cc由一 L(w ”)二 L (w )二 10lg acc m得 a=由 =1/T fam得T=因此，超前传递函数为:为了补偿无源超前网络产生的增益衰减，放大器的增益需提高倍,否则不能保证稳态误差要求超前网络参数参数确定后，已校正系统的开环传递函数为:6(1+ 0.38s)Gc(S)G(s) - s(1+
11、 0.5s)(1+ 0.05s)(1+ 0.165s)显然，已校正系统=4rad / s，算得待校正系统的丫 （”）=15.30，cc而由式（2-4 ）得故已校正系统的相角裕度为:q = 23.2om厂=q +y （”）二 38.50 450mc不满足要求，说明”取得还不够大，试取”=s，同上可得cL( ”)= 20lg G(j ”)=T=因此，超前传递函数为:为了补偿无源超前网络产生的增益衰减，放大器的增益需提高倍,否则不能保证稳态误差要求。超前网络参数参数确定后，已校正系统的开环传递函数为6(1+ 0.421s)Gc(s)G(s) - s(1+ 0.5s)(1+ 0.05s)(1+ 0.117
