频率法校正优秀课件.ppt

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1、频率法校正第1页，本讲稿共27页6.1 频率校正法的基本概念一、系统性能指标1.时域指标时域指标静态指标：静态指标：动态指标：动态指标：2.频域指标频域指标开环频域指标开环频域指标闭环频域指标闭环频域指标第2页，本讲稿共27页二、对数幅频特性与系统性能关系 如图所示的系统，无差度除数如图所示的系统，无差度除数=1，开环放大，开环放大倍数倍数K=10，其稳态误差，其稳态误差Kp=Kv=10。第3页，本讲稿共27页为了使系统稳定并有足够的稳定裕度，截为了使系统稳定并有足够的稳定裕度，截止频率止频率c处的斜率应为处的斜率应为-20dB/dec并有一定并有一定的宽度。的宽度。c的数值与时域指标中的的数

2、值与时域指标中的ts和和tr有有关。关。高频段特性反映了系统的抗高频干扰能力，高频段特性反映了系统的抗高频干扰能力，这部分特性衰减越快，系统这部分特性衰减越快，系统 的抗干扰能力越的抗干扰能力越强。强。上述的结论表明，频率校正的实质就是引入校正装置的特性去改变原系统开环对数幅频特性的形状，使其满足给出的性能指标第4页，本讲稿共27页三、校正方式前置校正前置校正改变输入信号的形式来提高系统性能。改变输入信号的形式来提高系统性能。串联校正串联校正增设开环零、极点，改善系统性能。增设开环零、极点，改善系统性能。干扰补偿校正干扰补偿校正改善系统抗干扰性能。改善系统抗干扰性能。反馈校正反馈校正改变局部环

3、节特性来提高系统性能。改变局部环节特性来提高系统性能。第5页，本讲稿共27页6.2 串联超前校正该系统开环频宽不大，且该系统开环频宽不大，且不稳定或稳定裕度不够不稳定或稳定裕度不够串联串联超前超前校正校正在系统前向通道在系统前向通道中串入超前环节中串入超前环节（如（如兰线兰线）可使）可使得中频段变好。得中频段变好。原开环原开环+串联串联环节叠加（环节叠加（紫紫）该校正以损失该校正以损失高频性能换得高频性能换得系统性能提高系统性能提高-20-40第6页，本讲稿共27页0.1 0.2121020100微分作用强微分作用强超前校正环节组成+20幅频幅频：高频段上升，对抑制系统高频噪声不利：高频段上升

4、，对抑制系统高频噪声不利相频相频：在：在 c 附近产生超前相位的影响附近产生超前相位的影响第7页，本讲稿共27页RC 超前网络其中调整调整 可以调节超前网络在中频段的影响程度可以调节超前网络在中频段的影响程度1不宜小于不宜小于0.05由于由于1使整个幅频下降使整个幅频下降稳态精度下降稳态精度下降 必须将必须将 K 增加增加 1/倍予以补偿。倍予以补偿。第8页，本讲稿共27页6.3 串联滞后校正该系统开环有足够的频宽，该系统开环有足够的频宽，但不稳定或稳定裕度不够但不稳定或稳定裕度不够串联串联滞后滞后校正校正在系统前向通道在系统前向通道中串入滞后环节中串入滞后环节（如（如兰线兰线）可使）可使稳定

5、性变好。稳定性变好。原开环原开环+串联串联环节叠加（环节叠加（紫紫）该校正以损失该校正以损失开环频宽换得开环频宽换得系统性能提高系统性能提高第9页，本讲稿共27页滞后校正环节组成积分作用强积分作用强幅频幅频：c 减小，适合响应速度要求不高的系统减小，适合响应速度要求不高的系统 高频部分下降，高频抗干扰能力得到提高高频部分下降，高频抗干扰能力得到提高相频相频：对：对 c 附近的相位影响不大。附近的相位影响不大。第10页，本讲稿共27页RC 滞后网络其中通常通常=10 ，愈大，中频及高频段下降愈大愈大，中频及高频段下降愈大 p=1/、z=1/要远离要远离 c 点。点。第11页，本讲稿共27页6.4

6、 相位滞后超前校正其中第12页，本讲稿共27页6.5 期望串联校正 建立一个期望系统模型，与未校正的系统进行比较，得出串联校正环节的方法。1.二阶期望特性开环传递函数开环传递函数闭环传递函数第13页，本讲稿共27页时域性能指标1)静态指标静态指标在给定输入作用下：利用 计算2)动态指标动态指标稳态误差调节时间超调量振荡次数第14页，本讲稿共27页频域性能指标1）开环指标）开环指标c 与与 ts 之间的关系之间的关系解出第15页，本讲稿共27页 与与%、之间的关系之间的关系将将c 代入代入可得又可以看出可以看出 、只与只与 相关。相关。开环对数幅频特性的低频段决定了系统的静态指标开环对数幅频特性

7、的低频段决定了系统的静态指标第16页，本讲稿共27页2）闭环指标峰值频率峰值已知可解出可解出b 与与n 之间的关系之间的关系第17页，本讲稿共27页=0.707 最佳阻尼情况的指标最佳阻尼情况的指标第18页，本讲稿共27页例未校正的开环传递函数为指标要求：用期望法确定串联校正环节的传递函数。解解1）验算原系统性能指标）验算原系统性能指标第19页，本讲稿共27页2）作原系统开环对数渐近幅频曲线）作原系统开环对数渐近幅频曲线3）确定期望的开环对数渐近幅频曲线）确定期望的开环对数渐近幅频曲线低频段：低频段：=1 K=kv=20-202-40中频段：按二阶最佳模型设计中频段：按二阶最佳模型设计2.1联

8、结段：4）确定校正环节对数渐近幅频曲线）确定校正环节对数渐近幅频曲线-404.20.21-20-205)列写校正环节：列写校正环节：第20页，本讲稿共27页2.三阶期望特性开环传递函数开环传递函数-40-20-40对数幅频特性对数幅频特性1）按性能指标选择 h 2）i 与与c 之间的关系之间的关系第21页，本讲稿共27页6.6 并联校正(局部反馈校正）利用速度、加速度等反馈信号来改善局部或系统的性能的方法。优点：优点：可等效地改变局部环节的结构参数；可等效地改变局部环节的结构参数；在一定条件下可完全替代局部环节。在一定条件下可完全替代局部环节。1.比例反馈包围积分环节比例反馈包围积分环节原环节

9、：原环节：校正后：校正后：环节由原来的积分环节变成惯性环节，降低了系统的无差度，有利于提高系统的稳定性。第22页，本讲稿共27页2.比例反馈包围惯性环节比例反馈包围惯性环节原环节：校正后：其中：结果仍为惯性环节，但时间常数和放大系数均减小了。第23页，本讲稿共27页3.微分反馈包围惯性环节原环节：校正后：其中：结果也为惯性环节，但时间常数增大了。第24页，本讲稿共27页4.微分反馈包围振荡环节原环节：原环节：校正后：校正后：其中：其中：结果为振荡环节，但阻尼比增大，可减弱小阻尼环节的不利影响。第25页，本讲稿共27页5.利用反馈取代局部环节校正后：s=j 得频率特性得频率特性当 时反馈不起作用当 时原环节被反馈替代本校正常用来改造某些不希望的环节，消除或削弱一些不利因数，使系统满足所要求的性能指标。第26页，本讲稿共27页6.7 PID控制器 工业控制中常采用由比例（P）、微分（D）、积分（I）单元组合的校正器。PI校正器校正器其中PD校正器校正器其中PID校正器校正器第27页，本讲稿共27页