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1、 第四章 数字控制器的直接设计几个概念几个概念 1.对数频率特性曲线对数频率特性曲线一倍频程 一倍频程一倍频程 一倍频程十倍频程十倍频程十倍频程P1P2P31248 10204010068060对数分度 1，lg =0 =10,lg =1 =100,lg =2. 第四章 数字控制器的直接设计2.幅相曲幅相曲线3.幅幅值裕度裕度h：幅相曲：幅相曲线上，相角上，相角为-180时 对应幅幅值得倒数，即得倒数，即 I式中式中g称称为相角交接相角交接频率。率。 假假设系系统的开的开环传送系数增大到原来的送系数增大到原来的h倍，那么倍，那么系系统就就处于于临界界稳定形状。定形状。 第四章 数字控制器的直接
2、设计4.相角裕度相角裕度：180加开加开环幅相曲幅相曲线幅幅值为1时的相角，的相角， 即即 II式中式中c为系系统的截止的截止频率。率。假假设系系统对频率率c信号的相角延信号的相角延迟再增大再增大度，那么系度，那么系统将将处于于临界界稳定形状。定形状。 第四章 数字控制器的直接设计cgh(dB)0-180()(dB)从从对数数频率特性曲率特性曲线求求和和20lgh 第四章 数字控制器的直接设计5.近似开近似开环对数幅数幅频曲曲线的特点：的特点： 1最左端直最左端直线斜率斜率为-20 dB/dec,这里里 是是积分分环节数数. 2在在等于等于1时，最左端直，最左端直线或其延伸或其延伸线当当 45
3、已校正系已校正系统的幅的幅值裕度仍裕度仍为+dB，由于其，由于其对数相数相频特性不能特性不能够以以有限有限值与与-180线相交。此相交。此时，全部性能目的均已，全部性能目的均已满足。足。 本例中，系本例中，系统经串串联校正后，中校正后，中频区斜率区斜率变为-20dB/dec,并占据并占据6.6(rad/s)的的频率范率范围，从而相角裕度增大，从而相角裕度增大，动态过程超程超调量下降。量下降。因此因此实践运践运转的控制系的控制系统中，其中中，其中频区斜率大多具有区斜率大多具有-20dB/dec的的斜率。由此可斜率。由此可见，串，串联超前校正可使开超前校正可使开环系系统截止截止频率增大，从而率增大
4、，从而闭环系系统带宽也增大，使呼也增大，使呼应速度也加快。速度也加快。 该当指出，在有些情况下，采用串当指出，在有些情况下，采用串联超前校正是无效的。串超前校正是无效的。串联超超前校正受以下两个要素的限制：前校正受以下两个要素的限制： 1闭环带宽要求。假要求。假设未校正系未校正系统不不稳定，定，为了得到了得到规定的相角定的相角裕度，需求超前网裕度，需求超前网络提供很大的相角超前量。提供很大的相角超前量。这样，超前网，超前网络的的a值必需必需选得很大，从而呵斥以校正系得很大，从而呵斥以校正系统带宽过大，使得大，使得经过系系统的的 第四章 数字控制器的直接设计高频噪声电平很高，很能够是系统失控。高
5、频噪声电平很高，很能够是系统失控。 2在截止频率附近相角迅速减小的未校正系统，普通不宜采用串在截止频率附近相角迅速减小的未校正系统，普通不宜采用串联超前校正，由于随着截止频率的增大，未校正系统相角迅速减小，联超前校正，由于随着截止频率的增大，未校正系统相角迅速减小，使已校正系统的相角裕度改善不大，很难得到足够的相角超前量。使已校正系统的相角裕度改善不大，很难得到足够的相角超前量。普通情况下，产生这种相角迅速减小的缘由是：在未校正系统截止普通情况下，产生这种相角迅速减小的缘由是：在未校正系统截止频率的附近，或有两个交接频率彼此接近或彼此相等的的惯性环节；频率的附近，或有两个交接频率彼此接近或彼此
6、相等的的惯性环节；或有一个振荡环节。或有一个振荡环节。 在上述情况下，系统可采用其它方法进展校正，例如采用两级在上述情况下，系统可采用其它方法进展校正，例如采用两级或两级以上的串联超前网络进展串联超前校正，或采用一个迟后或两级以上的串联超前网络进展串联超前校正，或采用一个迟后网络进展迟后校正，也可以采用测速反响校正。网络进展迟后校正，也可以采用测速反响校正。 第四章 数字控制器的直接设计 第四章 数字控制器的直接设计 第四章 数字控制器的直接设计 第四章 数字控制器的直接设计 第四章 数字控制器的直接设计 第四章 数字控制器的直接设计 第四章 数字控制器的直接设计微分微分环节G(s)=s，G(j)jej90对数幅数幅频：L()=20lg对数相数相频：()900故微分故微分环节的的对数幅数幅频特性曲特性曲线为一条在一条在1除除经过零分零分贝的直的直线，其斜率，其斜率为20dB/dec，对数相数相频特性那么与特性那么与无关，是一条等无关，是一条等900线。20L()0+20dB/dec0.1110900000.1110()
