自动控制原理 第2版 课件 第六章(宽屏)4

自动控制原理

第六章(第4次课)

12例题：如图所示，最小相位系统开环对数幅频渐进特性为，串联校正装置对数幅频渐进特性为6.2.2串联滞后校正3求未校正系统开环传递函数及串联校正装置；（8分）计算未校正系统的截止频率及未校正系统的相位裕度；（6分）求出校正后的截止频率，在图中画出校正后系统的开环对数幅频渐进特性并计算校正后系统的相位裕度。（6分）6.2.2串联滞后校正46.2.2串联滞后校正56.2.2串联滞后校正6慕课堂小测验86.2.3

串联滞后—超前校正兼有滞后校正和超前校正的优点，可以使校正后的系统响应速度较快，超调量较小，抑制高频噪声的性能也较好。滞后校正在低频段；超前校正在中高频段96.2.3

串联滞后—超前校正10滞后—超前校正的一般步骤

确定开环增益K，满足稳态误差的要求

画出未校正系统的伯德图,并求③在未校正系统的对数幅频图上，选择从-20dB/dec变化到-40dB/dec的交接频率，保证中频区的斜率为-20dB/dec，同时也可降低已校正系统的阶次。

据相角裕度要求确定滞后网络参数

验算已校正系统的相角裕度和幅值裕度

选择，计算

,11例6-5设未校正系统开环传递函数如下:试设计校正装置满足下列性能指标：

(1)在最大指令速度为1800/s时，位置迟后误差不超过1o;

(2)

相角裕度为450±3o;

(3)

幅值裕度不低于10dB;

(4)

动态过程调节时间ts不超过3秒。6.2.3

串联滞后—超前校正12解:(1)

根据I型系统和速度误差系统要求取

K

(2)绘制未校正系统的伯德图6.2.3

串联滞后—超前校正130dB20406080-20-40-60-800.1110100[-20][-60]62[-40](2)绘制未校正系统的伯德图。计算未校正系统的截止频率和相角裕度（3）选择14（4）选择校正后截止频率根据条件2

和4的要求，若采用滞后校正：6.2.3

串联滞后—超前校正15选定为保证中频段足够的宽度，截止频率不宜过大6.2.3

串联滞后—超前校正16已校正系统的频率特性（5）计算Ta6.2.3

串联滞后—超前校正17已校正系统的频率特性因滞后作用在低频段，超前作用在中频段，所以有以下关系：6.2.3

串联滞后—超前校正18校正后传递函数6.2.3

串联滞后—超前校正190dB20406080-20-40-60-800.1110100[-20][-60]3.520原系统在新截止频率处的相角裕度：超前校正在新截止频率处的相角滞后校正在新截止频率处的相角对该题进一步剖析21Ts=1.65sΔ=5%;Ts=2.9sΔ=2%;

2223[-20][+20]有源滞后-超前校正网络-10lga

m20lgb如何分析滞后超前校正对系统性能的影响？24其主要设计步骤同前

用对准未校正系统由-20dB/dec转到-40dB/dec的转角频率。选取满足截止频率的要求，取再选取值满足相位裕度的要求。6.2.3

串联滞后—超前校正6.3.1局部反馈校正局部反馈是一种在系统的局部环节引入反馈对系统进行校正的方法。G1(s)、G2(s)是系统的原有环节，对系统的部分环节G2(s)引入反馈Gf(s)，就是一种局部反馈校正。6.3

局部反馈校正与前馈补偿局部反馈的传递函数为如果在对系统动态性能起作用的频率范围内，满足因此，可以通过选择适当的反馈校正的传递函数，在一定的频率范围内改变原系统的传递函数，从而达到改善系统动态特性的目的。6.3.1局部反馈校正1、G2(s)是系统固有部分的传递函数。它可能测定的不准确，甚至可能含有非线性因素等，直接对它设计控制器比较困难。用Gf(s)

改造G2(s)可以使设计控制器的工作比较简单。局部反馈校正的优点：2、反馈信号是从功率电平较高的点传向功率电平较低的点，因而通常不必采用附加的放大器。局部反馈校正在某些情况下可以收到与串联校正类似的效果，但所需要的元件数目要少一些。3、局部反馈在系统内形成了一个局部闭环回路，作用在这个内环回路的各种扰动，受到局部闭环负反馈的影响，往往被削弱。6.3.1局部反馈校正减小或消除系统稳态误差是控制系统设计的一个重要目标。可以通过提高系统的型别和增大系统的开环增益来实现，但是这都将对系统的动态性能带来不良影响。6.3.2前馈补偿使用串联或局部反馈校正可以在一定程度上得到改善，但有时在设计时有一定的难度。采用前馈补偿可以在很大程度上减少乃至消除稳态误差。前馈补偿就是在反馈控制系统中引入一个开环控制通道，对系统产生一个附加的补偿控制信号，达到消除或减小稳态误差的目标。a.按输入补偿的复合控制系统b.按扰动补偿的复合控制系统反馈控制系统中加入前馈补偿，这样的控制系统称为复合控制系统。按照产生误差的源头不同，前馈补偿产生的补偿信号可以取自输入信号，也可以取自扰动信号。6.3.2前馈补偿a.按输入补偿的复合控制系统b.按扰动补偿的复合控制系统6.3.2前馈补偿例1设复合校正随动系统如图所示，试选择前馈补偿方案和参数，使复合控制系统等效为II型系统。解系统的误差传递函数为6.3.2前馈补偿例1设复合校正随动系统如图所示，试选择前馈补偿方案和参数，使复合控制系统等效为II型系统。6.3.2前馈补偿例1设复合校正随动系统如图所示，试选择前馈补偿方案和参数，使复合控制系统等效为II型系统。选择，代入上式可得6.3.2前馈补偿例1设复合校正随动系统如图所示，试选择前馈补偿方案和参数，使复合控制系统等效为II型系统。输入速度信号时：等效为为II型系统6.3.2前馈补偿例2设按扰动补偿的复合校正随动系统如图所示，试选取前馈补偿装置，使系统输出不受扰动影响。解:按双通道相消的原则，实现完全补偿，有从物理可实现性考虑，取6.3.2前馈补偿例2设按扰动补偿的复合校正随动系统如图所示，试选取前馈补偿装置，使系统输出不受扰动影响。则可实现稳态补偿，即在稳态时，系统输出完全不受扰动的影响，它在物理上更易于实现。若取

由上述分析可知，采用前馈补偿，首先要求扰动信号可以测量，其次要求前馈补偿装置在物理上是可以实现的，并力求简单。在实际应用中，多采用近似全补偿或稳态全补偿的方案。6.3.2前馈补偿求以下各问：（1）当n(t)=0时，试确定使系统ζ=0.707时的τ值；（2）在（1）确定τ值的条件下，求系统的超调量和调节时间（Δ=0.05）；（3）设n(t)可测量，设计前馈校正装置Gn(s)使其对系统输出c(t)无影响。习题讨论1已知单位反馈的典型二阶系统，在