6.4 串联滞后校正.ppt

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1、6.4 串联滞后校正(基于频率特性法基于频率特性法)滞后校正的不足之处是：校正后系统的截止频率会滞后校正的不足之处是：校正后系统的截止频率会减小，瞬态响应的速度要变慢；在截止频率处，滞后校减小，瞬态响应的速度要变慢；在截止频率处，滞后校正网络会产生一定的相角滞后量。正网络会产生一定的相角滞后量。保持原有的已满足要求的动态性能不变，而用以提保持原有的已满足要求的动态性能不变，而用以提高系统的开环增益，减小系统的稳态误差。高系统的开环增益，减小系统的稳态误差。在系统响应速度要求不高而抑制噪声电平性能要求在系统响应速度要求不高而抑制噪声电平性能要求 较高的情况下，可考虑采用串联滞后校正。较高的情况下

2、，可考虑采用串联滞后校正。用频率法对系统进行滞后校正的基本原理，是利用用频率法对系统进行滞后校正的基本原理，是利用滞后校正网络的高频幅值衰减特性校正原系统的低频段，滞后校正网络的高频幅值衰减特性校正原系统的低频段，以达到改善系统稳态性能的目的。以达到改善系统稳态性能的目的。滞后校正的使用场合：滞后校正的使用场合：应用频率法设计串联滞后校正网络的步骤如下：应用频率法设计串联滞后校正网络的步骤如下：根据所确定的开环增益根据所确定的开环增益K K，画出未校正系统的波德图，画出未校正系统的波德图，计算未校正系统的相角裕度计算未校正系统的相角裕度、增益裕度增益裕度h h。根据稳态误差的要求，确定开环增益

3、根据稳态误差的要求，确定开环增益K K。是用于补偿是用于补偿滞后校正网络在滞后校正网络在校正后系统开环截止频率校正后系统开环截止频率处的相角滞后量。通常取处的相角滞后量。通常取=5=5 1212。根据要求的相位裕量值根据要求的相位裕量值 ，确定校正后系统的开环截，确定校正后系统的开环截止频率止频率 ，此时原系统的相角为，此时原系统的相角为确定滞后网络参数确定滞后网络参数b b。在校正后系统的开环截止频率处原系统的幅值与校正在校正后系统的开环截止频率处原系统的幅值与校正装置的幅值大小相等、符号相反。装置的幅值大小相等、符号相反。求出求出b b确定滞后网络参数确定滞后网络参数T T。取滞后校正网络

4、的第二个转折频率为取滞后校正网络的第二个转折频率为求出求出T T画出校正后系统的波画出校正后系统的波德德图并验算性能指标是否满图并验算性能指标是否满足要求？足要求？解：解：首先确定开环增益首先确定开环增益K K原系统开环传递函数应取原系统开环传递函数应取例例6-3 6-3 设单位反馈系统的开环传递函数为设单位反馈系统的开环传递函数为若要求校正后的静态速度误差系数等于若要求校正后的静态速度误差系数等于2020(1(1/s)/s)，相角裕度不，相角裕度不低于低于3535，幅值裕度不小于，幅值裕度不小于10dB10dB，试设计串联滞后校正装置。，试设计串联滞后校正装置。绘制未校正系统的伯特图，如图绘

5、制未校正系统的伯特图，如图6-186-18中的蓝线所示。由中的蓝线所示。由该图可知该图可知(或计算得出或计算得出)未校正系统的开环截止频率、相位裕未校正系统的开环截止频率、相位裕量和幅值裕量量和幅值裕量由由或或可可求得求得幅值裕量幅值裕量未校正系统不稳定，无法满足性能指标要求。未校正系统不稳定，无法满足性能指标要求。相角裕量相角裕量选择选择原系统相角为原系统相角为 时时的频率值为校正后系统的开环截止频率的频率值为校正后系统的开环截止频率 。确定滞后网络参数确定滞后网络参数b b。求出求出b b=0.0580.058确定滞后网络参数确定滞后网络参数T T。取滞后校正网络的第二个转折频率为取滞后校

6、正网络的第二个转折频率为求出求出T T=74.32=74.32在校正后系统的开环截止频率处原系统的幅值与校正在校正后系统的开环截止频率处原系统的幅值与校正装置的幅值大小相等、符号相反。装置的幅值大小相等、符号相反。校正装置传递函数校正装置传递函数画出校正后系统的波德图并验证已校正系统的相角裕度。画出校正后系统的波德图并验证已校正系统的相角裕度。校正后系统的校正后系统的开环传递函数为开环传递函数为 开环对数渐进幅频特性如伯特图中红线所示。校正后系开环对数渐进幅频特性如伯特图中红线所示。校正后系统的相位裕量为统的相位裕量为满足系统的性能指标要求。满足系统的性能指标要求。校正后的相位穿越频率校正后的

7、相位穿越频率幅值裕度幅值裕度或或串联超前校正和串联滞后校正方法的适用范围和特点串联超前校正和串联滞后校正方法的适用范围和特点用频率法进行超前校正，旨在提高开环对数幅频渐进用频率法进行超前校正，旨在提高开环对数幅频渐进线在截止频率处的斜率线在截止频率处的斜率(-40(-40dB/decdB/dec提高到提高到-20-20dB/decdB/dec)，和相位裕度，并增大系统的频带宽度。频带的变宽意和相位裕度，并增大系统的频带宽度。频带的变宽意味着校正后的系统响应变快，调整时间缩短。味着校正后的系统响应变快，调整时间缩短。对同一系统超前校正系统的频带宽度一般总大于滞后对同一系统超前校正系统的频带宽度一

8、般总大于滞后校正系统，因此，如果要求校正后的系统具有宽的频校正系统，因此，如果要求校正后的系统具有宽的频带和良好的瞬态响应，则采用超前校正。当噪声电平带和良好的瞬态响应，则采用超前校正。当噪声电平较高时，显然频带越宽的系统抗噪声干扰的能力也越较高时，显然频带越宽的系统抗噪声干扰的能力也越差。对于这种情况，宜对系统采用滞后校正。差。对于这种情况，宜对系统采用滞后校正。超前校正是利用超前网络的相角超前特性对系统进行超前校正是利用超前网络的相角超前特性对系统进行校正，而滞后校正则是利用滞后网络的幅值在高频衰校正，而滞后校正则是利用滞后网络的幅值在高频衰减特性；减特性；滞后校正虽然能改善系统的静态精度，但它促使系滞后校正虽然能改善系统的静态精度，但它促使系统的频带变窄，瞬态响应速度变慢。如果要求校正统的频带变窄，瞬态响应速度变慢。如果要求校正后的系统既有快速的瞬态响应，又有高的静态精度，后的系统既有快速的瞬态响应，又有高的静态精度，则应采用滞后则应采用滞后-超前校正。超前校正。超前校正需要增加一个附加的放大器，以补偿超前超前校正需要增加一个附加的放大器，以补偿超前校正网络对系统增益的衰减。校正网络对系统增益的衰减。