第六章 频率法校正.ppt

第六章第六章 频率法校正频率法校正6-1 6-1 校正的基本概念校正的基本概念6-2 6-2 常用校正装置常用校正装置6-3 6-3 串联校正串联校正6-4 6-4 反馈校正反馈校正6-1 6-1 校正的基本概念校正的基本概念一、频率法校正原理一、频率法校正原理 频率法校正的实质是用校正装置改变系统频率特性的形状，频率法校正的实质是用校正装置改变系统频率特性的形状，从而改善系统的各项性能指标。从而改善系统的各项性能指标。二、串联校正和反馈校正二、串联校正和反馈校正 常用的校正方式有两种。一种是校正装置串联在系统的前向常用的校正方式有两种。一种是校正装置串联在系统的前向通路之中，称为串联校正，如通路之中，称为串联校正，如图图6-26-2所示。另一种是校正装直所示。另一种是校正装直接在局部反馈通路之中，成为反馈校正，如接在局部反馈通路之中，成为反馈校正，如图图6-36-3所示。所示。三、系统频域指标三、系统频域指标 在用频率法校正时，对系统的要求可用一组频域指标来表示。在用频率法校正时，对系统的要求可用一组频域指标来表示。为了使用开环对数频率特性，常使用开环频域指标，它们是为了使用开环对数频率特性，常使用开环频域指标，它们是 下一页下一页 返回返回6-1 6-1 校正的基本概念校正的基本概念 1)1)开环增益开环增益K K、积分环节个数、积分环节个数或静态误差系数或静态误差系数K Kp p、K Kv v、K Ka a；2)2)相位裕度相位裕度、幅值裕度、幅值裕度Kg(dBKg(dB)；3)3)截止频率截止频率c c。四、对数幅频特性的形状对系统性能指标的影响四、对数幅频特性的形状对系统性能指标的影响 1.1.低频段低频段 影响系统的稳态精度。影响系统的稳态精度。2.2.中频段中频段 主要影响系统的稳定性和过渡过程。主要影响系统的稳定性和过渡过程。3.3.高频段高频段 对系统性能指标影响较小，一般不要求。对系统性能指标影响较小，一般不要求。上一页上一页 返回返回6-2 6-2 常用校正装置常用校正装置一、无源超前网络一、无源超前网络二、无源滞后网络二、无源滞后网络 校正作用是利用高频复制衰减特性来完成的。校正作用是利用高频复制衰减特性来完成的。三、滞后三、滞后超前无源网络超前无源网络四、四、T T型网络（带阻滤波器）型网络（带阻滤波器）五、有源滤波器五、有源滤波器 表表6-26-2示出常用有源校正装置的原理图及其传递函数。示出常用有源校正装置的原理图及其传递函数。返回返回6-3 6-3 串联校正串联校正一、串联超前校正一、串联超前校正 由由图图6-86-8可知，超前网络的特点是有正的相位角，当它与未可知，超前网络的特点是有正的相位角，当它与未校系统相串联时，可以提高系统的相位裕度校系统相串联时，可以提高系统的相位裕度及截止频率及截止频率c c。因此，如果系统的稳态精度满足要求，而稳定性或过渡过程指因此，如果系统的稳态精度满足要求，而稳定性或过渡过程指标不满足要求，则可用超前网络来补偿。标不满足要求，则可用超前网络来补偿。频率法设计超前校正装置的步骤如下：频率法设计超前校正装置的步骤如下：1)1)根据要求的稳态精度指标确定系统开环增益根据要求的稳态精度指标确定系统开环增益K K。2)2)对于上面所确定的对于上面所确定的K K值绘制未校系统的开环对数频率特性，值绘制未校系统的开环对数频率特性，并查出并查出c c、K Kg g的数值。的数值。3)3)确定超前网络的最大超前角确定超前网络的最大超前角maxmax。4)4)确定超前网络的传递函数。确定超前网络的传递函数。下一页下一页 返回返回6-3 6-3 串联校正串联校正 5)5)绘制校正后系统开环对数频率特性，并检查绘制校正后系统开环对数频率特性，并检查c c、K Kg g是否满足设计指标。若不满足，应重新选取是否满足设计指标。若不满足，应重新选取maxmax，重复上，重复上述过程。述过程。6)6)确定超前网络的结构及参数。确定超前网络的结构及参数。二、串联滞后校正二、串联滞后校正 频率法设计滞后校正网络的步骤如下：频率法设计滞后校正网络的步骤如下：1)1)根据对系统稳态精度的要求确定开环系统增益根据对系统稳态精度的要求确定开环系统增益K K。2)2)绘制上述绘制上述K K值时的未校系统开环对数频率特性，并由此特性值时的未校系统开环对数频率特性，并由此特性曲线查出曲线查出c c、K Kg g的数值。的数值。3)3)根据上面所画对数频率特性及要求的相应裕度，确定校正根据上面所画对数频率特性及要求的相应裕度，确定校正后的截止频率后的截止频率c c。上一页上一页 下一页下一页6-3 6-3 串联校正串联校正 4)4)确定滞后校正网络的传递函数确定滞后校正网络的传递函数 5)5)绘制校正后的开环系统对数频率特性，并检查绘制校正后的开环系统对数频率特性，并检查c c、K Kg g是否满足设计指标。若不满足，重复上述过程。是否满足设计指标。若不满足，重复上述过程。6)6)确定滞后网络的结构及物理参数。确定滞后网络的结构及物理参数。三、串联滞后三、串联滞后超前校正超前校正四、串联四、串联PIDPID调解器校正调解器校正 1 1型系统型系统PIPI调解器的设计步骤如下：调解器的设计步骤如下：1)1)取积分时间常数等于未校系统中最大惯性环节的时间常数取积分时间常数等于未校系统中最大惯性环节的时间常数 2)2)调解放大系数满足相位裕度调解放大系数满足相位裕度 3)3)确定确定PIPI调节器的结构及参数调节器的结构及参数五、串联带阻滤波器校正五、串联带阻滤波器校正上一页上一页 下一页下一页6-3 6-3 串联校正串联校正 串联带阻滤波器校正步骤如下：串联带阻滤波器校正步骤如下：1)1)根据稳态精度要求确定系统开环增益根据稳态精度要求确定系统开环增益K K。2)2)绘制上面绘制上面K K值时的未校系统对数频率特性，查出值时的未校系统对数频率特性，查出c c、K Kg g的数值。的数值。3)3)根据未校系统中低阻尼比二阶振荡环节的参数选择根据未校系统中低阻尼比二阶振荡环节的参数选择T T型滤波型滤波器的传递函数，进而确定超前网络的传递函数。器的传递函数，进而确定超前网络的传递函数。4)4)绘制校正后的系统开环对数频率特性，从图上查出绘制校正后的系统开环对数频率特性，从图上查出c c、K Kg g的数值。的数值。5)5)如果经上述校正后的系统仍不满足要求，可继续进行其他如果经上述校正后的系统仍不满足要求，可继续进行其他形式的校正。形式的校正。6)6)确定校正装置的结构和参数。确定校正装置的结构和参数。上一页上一页 返回返回6-4 6-4 反馈校正反馈校正一、反馈校正的一般特性一、反馈校正的一般特性二、比例反馈包围惯性环节二、比例反馈包围惯性环节 比例反馈包围惯性环节的效果为：比例反馈包围惯性环节的效果为：1)1)减小了被包围的惯性减小了被包围的惯性环节时间常数；环节时间常数；2)2)减低开环增益，但这可以通过提高未被包围减低开环增益，但这可以通过提高未被包围部分的增益来补偿。部分的增益来补偿。三、微分反馈包围积分环节和惯性环节相串联的元件三、微分反馈包围积分环节和惯性环节相串联的元件 此种反馈的效果是：此种反馈的效果是：1)1)保存了原有的积分环节；保存了原有的积分环节；2)2)减小了减小了惯性环节的时间常数；惯性环节的时间常数；3)3)减低了开环增益，这也可以通过提高减低了开环增益，这也可以通过提高 下一页下一页 返回返回6-4 6-4 反馈校正反馈校正未被包围部分的增益来补偿。未被包围部分的增益来补偿。四、微分反馈包围振荡环节四、微分反馈包围振荡环节 这种反馈的效果是微分反馈增加了振荡环节的阻尼比。这种反馈的效果是微分反馈增加了振荡环节的阻尼比。五、一阶微分和二阶微分反馈包围由积分环节和振荡环节相串五、一阶微分和二阶微分反馈包围由积分环节和振荡环节相串联组成的元件联组成的元件 这种反馈的效果是一阶微分反馈提高了振荡环节的无阻尼这种反馈的效果是一阶微分反馈提高了振荡环节的无阻尼振荡频率，但降低了阻尼比；二阶微分反馈可增加阻尼比；保振荡频率，但降低了阻尼比；二阶微分反馈可增加阻尼比；保存原有的积分环节。存原有的积分环节。上一页上一页 返回返回图图6-2返回图图6-3返回表表6-2下一页表表6-2下一页上一页表表6-2返回上一页图图6-8返回