《机电控制理论(张永湘主编)第五章1相位超前与相位滞后校正（）》由会员分享，可在线阅读，更多相关《机电控制理论(张永湘主编)第五章1相位超前与相位滞后校正（）（18页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、Page: 1第第5章章校正与控制器设计校正与控制器设计5.1概概述述一一.问题的提出问题的提出如果一个系统不稳定或稳准快指标不满意怎如果一个系统不稳定或稳准快指标不满意怎么办？么办？在原系统中增加新的环节，以改善系统的在原系统中增加新的环节，以改善系统的结构和参数结构和参数校正校正实质：增加新的环节，改变系统极点位置改善系统实质：增加新的环节，改变系统极点位置改善系统的频率特性。的频率特性。例：例：左图：左图：系统系统不稳定不稳定。KK稳态误差增大稳态误差增大；增加新的环节增加新的环节，频率特性由频率特性由； 右图：系统右图：系统稳定，稳定，较小，参加新环节，较小，参加新环节，增大相位裕增大
2、相位裕度度.如系统如系统。1Page: 2串联校正与设计串联校正与设计 校正前：校正前：校正后：校正后：二二.校正的分类校正的分类2Page: 3相位超前校正相位超前校正一思路一思路Kcb提高系统的快速性提高系统的快速性; 降低稳定性。降低稳定性。目标目标：使剪切频率使剪切频率c附近及以后频率附近及以后频率范围内的相位提前范围内的相位提前(负得更少负得更少)，使，使ggc.二二. Gc(s)的构成及特性的构成及特性(1)电路及传递函数电路及传递函数3Page: 4网络网络Gc(s)：比例，一阶微分，一阶惯性环节串联比例，一阶微分，一阶惯性环节串联。 低频段：低频段：s 很小很小， TdsTs，
3、 比例环节比例环节(1/ )；中频段：中频段：s 较小，较小，Td ds s111，Gc c (s)=1 (s)=1，不起作用不起作用 相位超前环节实质上是一个直流增益为相位超前环节实质上是一个直流增益为1/ 1 1的的PDPD调节器。调节器。 实际起超前作用的传递函数：实际起超前作用的传递函数：4Page: 52Gc(s)的的Bode图图(3)相位超前角相位超前角 最大相位超前角最大相位超前角m 最大相位超前角处的补偿幅值最大相位超前角处的补偿幅值 5Page: 6m处于两转角频率的中点处于两转角频率的中点三超前校正设计实例三超前校正设计实例例：例：指标：指标：单位恒速输入时单位恒速输入时稳
4、态误差稳态误差ess；相位裕度相位裕度 50o； 增益裕度增益裕度20lgKg10dB。 设计相位超前校正网络设计相位超前校正网络 6Page: 7 待校系统的频率特性为待校系统的频率特性为2.求待校系统的相位裕度求待校系统的相位裕度 原系统原系统G(j)(j)的的Bode图，图，原剪切频率：原剪切频率：c c，(计算值计算值 rad/s) rad/s)原相位裕度原相位裕度： =20=20o o, , ( (计算值计算值18o o) )1.由稳态误差求开环增益由稳态误差求开环增益K7Page: 83.应当增加的最大相位超前角应当增加的最大相位超前角 m m m=(50=(50 -18 )+5
5、=37 4.确定超前校正装置系数确定超前校正装置系数 5.确定补偿幅值及确定补偿幅值及 m6.确定校正后系统的幅值穿越频率确定校正后系统的幅值穿越频率 8Page: 97.求求Td 8.校正装置的传递函数校正装置的传递函数 9Page: 10校正后系统的结构图校正后系统的结构图(图kz669jza1, kz669jzd1) 10Page: 11步骤：步骤：(1)求出网络应提供的超前量求出网络应提供的超前量m，由m (2)求出增益为求出增益为1的超前校正网络在的超前校正网络在m点应当提供的点应当提供的幅值上移量幅值上移量K1gdB； (3)由校正前系统求出由校正前系统求出m,Td11Page:
6、125.2.2滞后校正滞后校正一一.滞后校正装置的构成及特性滞后校正装置的构成及特性传递函数传递函数: 特点：特点：1幅值最大衰减量为幅值最大衰减量为-20lgdB， 越小幅值衰减越厉害越小幅值衰减越厉害;(2)滞后校正的机理：滞后校正的机理：利用幅值衰减特性利用幅值衰减特性(不是相位滞后特性不是相位滞后特性)12Page: 13二二.滞后校正装置设计：确定滞后校正装置设计：确定和和Ti例例单位反响系统的开环传递函数单位反响系统的开环传递函数指标：指标：50，Kg10dB， esr。解：解：1.确定开环增益确定开环增益K /秒秒2.待校正开环系统的频率特性待校正开环系统的频率特性13Page:
7、 14Go(s)的的Bode图图穿越斜率为穿越斜率为-40dB/dec， 0 ，K Kg g0dB0dB。 要求：要求：(1)低频增益不变，保证稳态精度指标；低频增益不变，保证稳态精度指标；(2)穿越斜率降为穿越斜率降为-20dB/dec，降低幅值，降低幅值穿越频率，使穿越频率，使cg，保证稳定性裕量，保证稳定性裕量;当当K=1时，可满足要求时，可满足要求2，此时，此时c，=1;出路：出路：低频增益低频增益K=10,中频增益中频增益K=1：滞后滞后校正。校正。 3.校正网络的转折频率校正网络的转折频率1/Tic，Ti=10 在在c，=1处，处， 应当提供应当提供-20dB-20dB的幅值衰减量
8、的幅值衰减量20lg20lg =-20dB, =0.1,T Ti i=10/=10/ = =10014Page: 154.滞后网络传递的函数滞后网络传递的函数5.校正后系统的结构校正后系统的结构系统系统Bode图图kz674jzd115Page: 16滞后校正使系统滞后校正使系统快速性变差。快速性变差。补充：例的补充：例的MATLAB程序设计程序设计liti501小结：小结：1校正：校正：增加环节，改变频率特性，兼顾各项指标。增加环节，改变频率特性，兼顾各项指标。2相位超前校正相位超前校正校正前后单位阶跃校正前后单位阶跃响应比较响应比较16Page: 17使校正后系统的使校正后系统的c增大，使
9、增大，使g附近的相角超前，附近的相角超前，改善系统的快速性，增加系统的相位裕度，提高改善系统的快速性，增加系统的相位裕度，提高系统的稳定性。系统的稳定性。使中高频段幅值衰减，校正后系统的使中高频段幅值衰减，校正后系统的c左移，左移，保证稳定性，牺牲快速性。保证稳定性，牺牲快速性。 作业：复习作业：复习P137P142，预习，预习P143P156习题习题 ，17Page: 18提纲提纲第第5章章校正与控制器设计校正与控制器设计5.1概概述述一一.问题的提出问题的提出二二.校正的分类校正的分类串联校正与设计串联校正与设计 相位超前校正相位超前校正一思路一思路二二. Gc(s)的构成及特性的构成及特性三超前校正设计实例三超前校正设计实例1.由稳态误差求开环增益由稳态误差求开环增益K2.求待校系统的相位裕度求待校系统的相位裕度 3.应当增加的最大相位超前角应当增加的最大相位超前角 m4.确定超前校正装置系数确定超前校正装置系数 5.确定补偿幅值及确定补偿幅值及 m6.确定校正后系统的幅值穿越频率确定校正后系统的幅值穿越频率 7.求求Td 5.2.2滞后校正滞后校正一一.滞后校正装置的构成及特性滞后校正装置的构成及特性二二.滞后校正装置设计：滞后校正装置设计：18
