微型计算机控制技术 赖寿宏版第四章ppt课件

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.幅相曲线幅相曲线3.幅值裕度幅值裕度h：幅相曲线上，相角为：幅相曲线上，相角为-180时时 对应幅值得倒数，即对应幅值得倒数，即 I式中式中g称为相角交接频率。称为相角交接频率。 假设系统的开环传送系数增大到原来的假设系统的开环传送系数增大到原来的h倍，那么倍，那么系统就处于临界稳定形状。系统就处于临界

2、稳定形状。 | )()(|1ggjHjGh 第四章 数字控制器的直接设计4.相角裕度相角裕度：180加开环幅相曲线幅值为加开环幅相曲线幅值为1时的相角，时的相角， 即即 II式中式中c为系统的截止频率。为系统的截止频率。假设系统对频率假设系统对频率c信号的相角延迟再增大信号的相角延迟再增大度，那么系统度，那么系统将处于临界稳定形状。将处于临界稳定形状。 )()(180ccojHjG 第四章 数字控制器的直接设计cgh(dB)0-180()(dB)从对数频率特性曲线求从对数频率特性曲线求和和20lgh 第四章 数字控制器的直接设计5.近似开环对数幅频曲线的特点：近似开环对数幅频曲线的特点： 1最

3、左端直线斜率为最左端直线斜率为-20 dB/dec,这里这里 是积分是积分环节数环节数. 2在在等于等于1时，最左端直线或其延伸线当时，最左端直线或其延伸线当 45已校正系统的幅值裕度仍为已校正系统的幅值裕度仍为+dB，由于其对数相频特性不能够以，由于其对数相频特性不能够以有限值与有限值与-180线相交。此时，全部性能目的均已满足。线相交。此时，全部性能目的均已满足。 本例中，系统经串联校正后，中频区斜率变为本例中，系统经串联校正后，中频区斜率变为-20dB/dec,并占据并占据6.6(rad/s)的频率范围，从而相角裕度增大，动态过程超调量下降。的频率范围，从而相角裕度增大，动态过程超调量下

4、降。因此实践运转的控制系统中，其中频区斜率大多具有因此实践运转的控制系统中，其中频区斜率大多具有-20dB/dec的的斜率。由此可见，串联超前校正可使开环系统截止频率增大，从而斜率。由此可见，串联超前校正可使开环系统截止频率增大，从而闭环系统带宽也增大，使呼应速度也加快。闭环系统带宽也增大，使呼应速度也加快。 该当指出，在有些情况下，采用串联超前校正是无效的。串联超该当指出，在有些情况下，采用串联超前校正是无效的。串联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。假设未校正系统不稳定，为了得到规定的相角闭环带宽要求。假设未校正系统不稳定，为了得到规定的相角裕度，需

5、求超前网络提供很大的相角超前量。这样，超前网络的裕度，需求超前网络提供很大的相角超前量。这样，超前网络的a值必需选得很大，从而呵斥以校正系统带宽过大，使得经过系统的值必需选得很大，从而呵斥以校正系统带宽过大，使得经过系统的1a1-asin arcm 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，使已校正系统的相角裕度

6、改善不大，很难得到足够的相角超前小，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。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；或有一个振荡环节。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。后网络进展迟后校正，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环节微分环节G(s)=s，G(j)jej90对数幅频：对数幅频：L()=20lg对数相频：对数相频：()900故微分环节的对数幅频特性曲线为一条在故微分环节的对数幅频特性曲线为一条在1除经过零