研究生入学考试校正.pptx

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1、本章基本内容6-4 反馈校正6-5 复合校正6-3 串联校正 串联超前校正 串联滞后校正 串联滞后-超前校正 串联综合法校正第1页/共78页6-3 串联校正无源滞后校正装置 串联滞后校正第2页/共78页6-3 串联校正 用频率法对系统进行滞后校正的基本原理，是利用滞后网络的高频幅值衰减特性，通过降低校正后系统的截止频率，来获得系统较大的相角裕度。串联滞后校正 未校正系统动态性能已经具备，稳态精度不能满足要求。应用迟后校正的场合 对系统响应速度要求不高，对噪声抑制要求较高的场合；第3页/共78页 滞后网络的最大滞后角应力求避免发生在已校正系统截止频率附近。理论上总希望 两个转折频率越小越好，但考

2、虑物理实现上的可行性，一般取 6-3 串联校正关键思路：串联滞后校正)(wLw0第4页/共78页6-3 串联校正 串联滞后校正 绘制在K值下系统伯德图，并计算未校正系统的相角裕度 ；根据相角裕度 的要求，选择已校正系统的穿越频率 ；应用频域特性法设计串联滞后校正装置的步骤：根据给定的稳态指标，确定开环增益K；指标要求值滞后网络在 处产生的相角滞后待校正系统在 处的“相角裕度”)(wLw0第5页/共78页)(wLw06-3 串联校正 计算滞后网络的参数b和T；串联滞后校正应用频域特性法设计串联滞后校正装置的步骤：验证校正后系统的相角裕度 。第6页/共78页6-3 串联校正解：根据给定的稳态指标，

3、确定开环增益K。例6-3-3 设单位反馈系统原有部分的开环传递函数要求设计串联校正装置，使系统满足:串联滞后校正举例第7页/共78页 绘制系统伯德图，并计算未校正系统的相角裕度 ；6-3 串联校正 串联滞后校正举例4-20-400.110.01-60第8页/共78页6-3 串联校正 串联滞后校正举例待校正系统要求校正后系统采用串联滞后校正进行设计。用串联超前校正能实现吗？-60-20-400.110.01第9页/共78页 根据相角裕度的要求，选择已校正系统的穿越频率 ；6-3 串联校正该频率满足要求，故可选为校正后系统的剪切频率。串联滞后校正举例已知由第10页/共78页6-3 串联校正 串联滞

4、后校正举例 计算滞后网络的参数b和T；-20-400.110.01-600.520.052第11页/共78页6-3 串联校正 串联滞后校正举例画出校正后系统的伯德图，验算系统的相角裕度。-60-20-400.110.010.520.052校正后系统的开环传递函数为校正后系统的相角裕度为满足设计要求第12页/共78页6-3 串联校正 串联滞后校正举例画出校正后系统的伯德图，验算系统的相角裕度。第13页/共78页6-3 串联校正 串联滞后校正举例画出校正后系统的伯德图，验算系统的相角裕度。第14页/共78页6-3 串联校正 校正前后单位阶跃响应对比 串联滞后校正举例第15页/共78页6-3 串联校

5、正 当采用无源校正网络时，超前校正要附加放大倍数，而滞后校正不需要附加放大倍数。超前校正和滞后校正总结 超前校正主要利用相位超前特性；滞后校正主要利用高频幅值衰减特性。超前校正加快系统响应速度，减小超调量；滞后校正增加开环增益，减小稳态误差。校正是一种试探性的过程，如要求严格，必须进行多次计算才能得到满意的结果。第16页/共78页6-3 串联校正 串联滞后-超前校正超前校正使带宽增加，改善了系统的响应速度，并且减小了超调量，但是对稳态特性的改善却很小。滞后校正使稳态特性获得很大的改善，但是由于减小了带宽，所以使响应减慢。如果需要同时改善系统的瞬态性能和稳态性能，则需要同时采用超前网络和滞后网络

6、。第17页/共78页6-3 串联校正 串联滞后-超前校正 滞后-超前校正方法兼有滞后校正和超前校正的优点，即已校正系统响应速度快，超调量小，抑制高频噪声的性能也较好。当未校正系统不稳定，且对校正后的系统的动态和静态性能(响应速度、相位裕度和稳态误差)均有较高要求时，宜采用串联滞后-超前校正。串联滞后-超前校正，实质上综合应用了滞后和超前校正各自的特点，即利用校正装置的超前部分来增大系统的相位裕度，以改善其动态性能；利用它的滞后部分来改善系统的静态性能，两者分工明确，相辅相成。第18页/共78页6-3 串联校正无源滞后-超前校正装置 串联滞后-超前校正滞后超前第19页/共78页6-3 串联校正串

7、联滞后-超前校正的设计步骤如下：据稳态性能要求，确定开环增益K；绘制未校正系统的对数幅频特性，求出未校正系统的截止频率、相位裕度及幅值裕度等；设计超前网络的参数；设计滞后网络的参数；校验。串联滞后-超前校正第20页/共78页 相角裕度为 ；6-3 串联校正例：设未校正系统开环传递函数为设计校正装置，使系统性能满足以下要求：解：确定开环增益 串联滞后-超前校正举例 最大指令速度180（o)/s，位置误差不超过1o；幅值裕度不低于10dB；调节时间不超过3s。第21页/共78页6-3 串联校正 作未校正系统对数幅频特性曲线第22页/共78页6-3 串联校正表明未校正系统不稳定第23页/共78页 因

8、此，为了保证450的相角裕度，必须增加至少1000超前角，所以单一超前校正不可能实现。如果引进滞后校正装置，校正极大地减小了系统的截止频率，使得系统的响应迟缓，响应速度指标又不满足，单一滞后校正不可能实现。所以采用滞后超前校正。6-3 串联校正校正前系统要求满足的性能指标由得 串联滞后-超前校正举例第24页/共78页6-3 串联校正 设计超前网络参数考虑到中频区斜率为-20dB/dec，应在 范围内选取，选则考虑到将来做滞后校正给中频段带来的影响，选第25页/共78页6-3 串联校正 设计超前网络参数选对于该系统，最小只能取超前网络转折频率为 和故需对参数加以修正。第26页/共78页6-3 串

9、联校正 设计超前网络参数取 ，保持则在 处产生的相角超前只为滞后校正留有取 ，则在 处产生的相角超前 较要求的相角裕度尚有 的余量，有可能满足滞后校正的要求。故有超前网络的传递函数为的余量，给滞后校正的具体实现带来困难。第27页/共78页6-3 串联校正等效开环增益 设计滞后网络参数-20-40得滞后网络的传递函数为第28页/共78页6-3 串联校正 校验3.50.007)(L w ww w10.12040-20s/rad101000.01dBdB6080-40-602613-20-40-600.3520第29页/共78页6-3 串联校正 校验满足要求第30页/共78页6-3 串联校正 串联滞

10、后-超前校正举例第31页/共78页校正前后单位阶跃响应对比6-3 串联校正 串联滞后-超前校正举例校正前系统校正后系统第32页/共78页 相角裕度为 ；6-3 串联校正例 设未校正系统开环传递函数为设计校正装置，使系统性能满足以下要求：解：确定开环增益 串联滞后-超前校正举例 最大指令速度180（o)/s，位置误差不超过1o；幅值裕度不低于10dB；调节时间不超过3s。第33页/共78页6-3 串联校正 作未校正系统对数幅频特性曲线 串联滞后-超前校正举例第34页/共78页 因此，为了保证450的相角裕度，必须增加至少1000超前角，所以单一超前校正不可能实现。如果引进滞后校正装置，校正极大地

11、减小了系统的截止频率，使得系统的响应迟缓，响应速度指标又不满足，单一滞后校正不可能实现。所以采用滞后超前校正。6-3 串联校正校正前系统要求满足的性能指标由得 串联滞后-超前校正举例第35页/共78页6-3 串联校正 设计超前网络参数考虑到中频区斜率为-20dB/dec，应在 范围内选取3.5取超前网络交接频率降阶选得 串联滞后-超前校正举例第36页/共78页3.56-3 串联校正故有超前网络的传递函数为 设计超前网络参数 串联滞后-超前校正举例选第37页/共78页6-3 串联校正根据相角裕度要求，估算校正网络滞后部分的转折频率 设计滞后网络参数由计算得 串联滞后-超前校正举例第38页/共78

12、页6-3 串联校正3.50.780.016满足要求 校验 串联滞后-超前校正举例 K=180，满足位置误差要求，相角裕度为第39页/共78页6-3 串联校正3.50.780.016满足要求 校验 串联滞后-超前校正举例，幅值裕度为第40页/共78页6-3 串联校正3.50.780.016满足要求 校验 串联滞后-超前校正举例调节时间第41页/共78页6-3 串联校正 校验 串联滞后-超前校正举例第42页/共78页6-3 串联校正 校验 串联滞后-超前校正举例第43页/共78页6-3 串联校正校正前后单位阶跃响应对比6-3 串联校正 串联滞后-超前校正举例校正前系统校正后系统第44页/共78页6

13、-3 串联校正 串联综合法校正（期望特性校正法）串联综合校正法将性能指标转化为期望开环对数幅频特性；该方法适用于最小相位系统。将期望对数幅频特性与未校正系统的开环对数幅频特性比较；确定校正装置的结构与参数。期望特性校正法的设计步骤第45页/共78页6-3 串联校正设校正后系统的开环频率特性为 根据性能指标要求，可以拟定参数规范的开环对数幅频特性 ，则串联校正装置的对数幅频特性为 串联综合法校正（期望特性校正法）第46页/共78页二阶系统6-3 串联校正串联综合法校正三阶系统2 21 12 2 型型 工程上常以 的二阶系统为“最佳”二阶系统。常见的期望特性曲线-40-20-40H第47页/共78

14、页6-3 串联校正四阶系统：-20-40-20-40-60204060-20-401w w2w wcw w3w w4w w)(L w wdBw ws/rad1 12 21 12 23 3 型型常见的期望特性曲线 串联综合法校正（期望特性校正法）第48页/共78页6-3 串联校正 串联综合法校正-40-20-40H令称为中频段宽度，则由得期望特性各特征参数之间的关系第49页/共78页6-3 串联校正 串联综合法校正期望特性各特征参数之间的关系-11通常第50页/共78页6-3 串联校正 串联综合法校正-40-20-40H期望特性各特征参数之间的关系将代入上式，得第51页/共78页6-3 串联校正

15、 串联综合法校正为了保证系统具有以H表征的阻尼程度，通常取期望特性各特征参数之间的关系-40-20-40H即第52页/共78页6-3 串联校正 串联综合法校正谐振峰值超调量调节时间高阶系统频域指标与时域指标第53页/共78页6-3 串联校正 串联综合法校正 绘制未校正系统的伯德图；应用期望特性法设计串联校正步骤：根据给定的稳态指标，确定开环增益K；确定期望特性；确定校正装置参数；校验。第54页/共78页 串联综合法校正举例6-3 串联校正 试用串联综合校正方法设计串联校正装置，使系统满足：例 设单位反馈系统开环传递函数为解：取K=70。第55页/共78页对 数 坐 标 系 串联综合法校正举例6

16、-3 串联校正20dB40dB-20dB1101008.350-20-40-60由 绘制未校正系统的伯德图；7036.9得第56页/共78页 串联综合法校正举例6-3 串联校正 绘制期望特性；由得取由得取得第57页/共78页20dB40dB-20dB1101008.350-20-40-60 串联综合法校正举例6-3 串联校正在 ，作斜率为 的直线取4 绘制期望特性；得第58页/共78页20dB40dB-20dB1101008.350-20-40-604 串联综合法校正举例6-3 串联校正 在中频段与过 的横轴垂线的交点上，作 斜率 直线。绘制期望特性；第59页/共78页 串联综合法校正举例6-

17、3 串联校正 确定校正装置参数；20dB40dB-20dB1101008.350-20-40-604第60页/共78页 串联综合法校正举例6-3 串联校正 校验校正后系统开环传递函数满足设计要求。第61页/共78页 串联综合法校正举例6-3 串联校正 校验第62页/共78页 串联综合法校正举例6-3 串联校正 校验第63页/共78页 串联综合法校正举例6-3 串联校正校正前后单位阶跃响应对比校正前系统校正后系统第64页/共78页6-3 串联校正 串联综合法校正举例例 设位置随动系统固有传递函数为 要求满足：解：取K=200。单位阶跃响应的超调量 单位阶跃响应的调节时间 幅值裕度第65页/共78

18、页6-3 串联校正 串联综合法校正举例-20-40-80-100-6020dB40dB-20dB0.111010050200 绘制未系统的伯德图；46第66页/共78页 串联综合法校正举例6-3 串联校正-20-40-80-100-6020dB40dB-20dB0.111010050200 绘制未系统的伯德图；第67页/共78页 串联综合法校正举例6-3 串联校正 绘制期望特性；由得取由得取第68页/共78页-20-40-80-100-6020dB40dB-20dB0.111010050200 串联综合法校正举例6-3 串联校正 绘制期望特性；过 作斜率为 的直线取3取第69页/共78页 串联

19、综合法校正举例6-3 串联校正 绘制期望特性；-20-40-80-100-6020dB40dB-20dB0.1110100502003 在中频段与过 的横轴垂线的交点上，作 斜率 直线。-40-20第70页/共78页3-20-40-80-100-6020dB40dB-20dB0.111010050200 串联综合法校正举例6-3 串联校正 绘制期望特性；高频部分-40-60-40-20第71页/共78页 串联综合法校正举例6-3 串联校正 确定校正装置参数；3-20-40-80-100-6020dB40dB-20dB0.111010050200-40-60-20+20第72页/共78页 串联综合法校正举例6-3 串联校正 校验满足设计要求。第73页/共78页 串联综合法校正举例6-3 串联校正 校验第74页/共78页 串联综合法校正举例6-3 串联校正 校验第75页/共78页 串联综合法校正举例6-3 串联校正校正前后单位阶跃响应对比校正前系统校正后系统第76页/共78页再见！本节结束第77页/共78页感谢您的观看！第78页/共78页