《自動控制原理》第六章第2次課.ppt

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1,?確定開環(huán)增益K后，畫出未補償系統(tǒng)的伯德圖，,計算未補償系統(tǒng)的相角裕度,?由給定的相位裕量值,計算超前校正裝置提供的相位超前量,用頻率法對系統(tǒng)進行串聯(lián)超前補償?shù)囊话悴襟E：,?根據(jù)穩(wěn)態(tài)誤差的要求，確定開環(huán)增益K。,2、串聯(lián)超前校正,串聯(lián)校正裝置的設計方法和步驟并沒有一成不變的格式，往往需要經(jīng)過幾次反復才能得到滿意的方案，其解不是唯一的。,2,是用于補償因超前補償裝置的引入，使系統(tǒng)截止頻率增大而引起的相角滯后量。,值通常是這樣估計的：如果未補償系統(tǒng)的開環(huán)對數(shù)幅頻特性在截止頻率處的斜率為-40dB/dec，一般取,如果為-60dB/dec則取,補償角,3,,即，取,?確定最大超前角處的頻率,由未補償系統(tǒng)的對數(shù)幅頻特性曲線，求得其幅值為處的頻率，該頻率就是校正后的截止頻率。,?根據(jù)所確定的最大超前角,4,?確定超前校正裝置的參數(shù)T,?畫出補償后系統(tǒng)的伯德圖，驗證。計算相位裕度是否滿足要求？如果不滿足，則需增大,值，從第?步開始重新進行計算。,5,確定開環(huán)增益K,,穩(wěn)態(tài)誤差的要求,,畫出未補償系統(tǒng)的伯德圖,并求,,,,,,求未補償系統(tǒng)幅值為-10lga處的頻率,,,滿足要求？,,,,,,結束,Y,N,,,6,例６-1.設一單位反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為,試設計一超前補償裝置，使校正后系統(tǒng)的靜態(tài)速度誤差系數(shù),，相位裕度,，幅值裕度,不小于10dB。,解：?根據(jù)對靜態(tài)速度誤差系數(shù)的要求，確定系統(tǒng)的開環(huán)增益K。,7,8,?根據(jù)相位裕度的要求確定超前補償網(wǎng)絡的相位超前角,?計算值,計算校正后的截止頻率,,,9,?計算超前補償網(wǎng)絡的轉折頻率,,10,?補償后系統(tǒng)的框圖如下圖所示，其開環(huán)傳遞函數(shù)為,對應的伯德圖中藍色線所示。由該圖可見，補償后系統(tǒng)的相位裕度為,幅值裕度為,滿足系統(tǒng)設計要求。,11,確定開環(huán)增益K,,穩(wěn)態(tài)誤差的要求,,畫出未補償系統(tǒng)的伯德圖,并求,,,,,,求未補償系統(tǒng)幅值為-10lga處的頻率,,,滿足要求？,,,,,,結束,Y,N,,,12,練習：設一單位反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為,試設計一超前補償裝置，使補償后系統(tǒng)的靜態(tài)速度誤差系數(shù),,相位裕度,，幅值裕度,不小于10dB。,解：?根據(jù)對靜態(tài)速度誤差系數(shù)的要求，確定系統(tǒng)的開環(huán)增益K。,13,當K=10時，未補償系統(tǒng)的開環(huán)頻率特性為,14,?根據(jù)相位裕度的要求確定超前補償網(wǎng)絡的相位超前角,?計算值,,,15,?計算超前補償網(wǎng)絡的轉折頻率,,?補償后系統(tǒng)的框圖如下圖所示，其開環(huán)傳遞函數(shù)為,,圖例1校正后系統(tǒng)框圖,16,例6-3,系統(tǒng)如圖,試設計超前校正網(wǎng)絡，,使r(t)=t時,R(S),C(S),*也可輔助計算：,P227,17,18,?根據(jù)相角裕度的要求確定超前校正網(wǎng)絡的相角超前角,?計算?值,19,?計算超前校正網(wǎng)絡的轉折頻率,20,基于上述分析，可知串聯(lián)超前補償有如下特點：,?這種補償主要對未補償系統(tǒng)中頻段進行補償，使補償后中頻段幅值的斜率為-20dB/dec，且有足夠大的相位裕量。,?超前補償會使系統(tǒng)瞬態(tài)響應的速度變快。由例6-1知，補償后系統(tǒng)的截止頻率由未補償前的6.3增大到9。這表明補償后，系統(tǒng)的頻帶變寬，瞬態(tài)響應速度變快；但系統(tǒng)抗高頻噪聲的能力變差。對此，在校正裝置設計時必須注意。,?超前補償一般雖能較有效地改善動態(tài)性能，但如果未補償系統(tǒng)的相頻特性在截止頻率附近急劇下降時，若用單級超前補償網(wǎng)絡去校正，收效不大。因為補償后系統(tǒng)的截至頻率向高頻段移動。在新的截止頻率處，由于未補償系統(tǒng)的相角滯后量過大，因而用單級的超前補償網(wǎng)絡難于獲得較大的相位裕量。,