《自動控制原理》第六章第2次.ppt

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1 確定開環(huán)增益K后 畫出未補(bǔ)償系統(tǒng)的伯德圖 計(jì)算未補(bǔ)償系統(tǒng)的相角裕度 由給定的相位裕量值 計(jì)算超前校正裝置提供的相位超前量 用頻率法對系統(tǒng)進(jìn)行串聯(lián)超前補(bǔ)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(shè)計(jì)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(fù)才能得到滿意的方案 其解不是唯一的 2 是用于補(bǔ)償因超前補(bǔ)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(jì)的 如果未補(bǔ)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(bǔ)償角 3 即 取 確定最大超前角處的頻率 由未補(bǔ)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(bǔ)償后系統(tǒng)的伯德圖 驗(yàn)證 計(jì)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(jìn)行計(jì)算 5 確定開環(huán)增益K 穩(wěn)態(tài)誤差的要求 畫出未補(bǔ)償系統(tǒng)的伯德圖 并求 求未補(bǔ)償系統(tǒng)幅值為 10lga處的頻率 滿足要求 結(jié)束 Y N 6 例 1 設(shè)一單位反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為 試設(shè)計(jì)一超前補(bǔ)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(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)的相位超前角 計(jì)算值 計(jì)算校正后的截止頻率 9 計(jì)算超前補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)的轉(zhuǎn)折頻率 10 補(bǔ)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(yīng)的伯德圖中藍(lán)色線所示 由該圖可見 補(bǔ)償后系統(tǒng)的相位裕度為 幅值裕度為 滿足系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求 11 確定開環(huán)增益K 穩(wěn)態(tài)誤差的要求 畫出未補(bǔ)償系統(tǒng)的伯德圖 并求 求未補(bǔ)償系統(tǒng)幅值為 10lga處的頻率 滿足要求 結(jié)束 Y N 12 練習(xí) 設(shè)一單位反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為 試設(shè)計(jì)一超前補(bǔ)償裝置 使補(bǔ)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(dāng)K 10時(shí) 未補(bǔ)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(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)的相位超前角 計(jì)算值 15 計(jì)算超前補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)的轉(zhuǎn)折頻率 補(bǔ)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(shè)計(jì)超前校正網(wǎng)絡(luò) 使r t t時(shí) R S C S 也可輔助計(jì)算 P227 17 18 根據(jù)相角裕度的要求確定超前校正網(wǎng)絡(luò)的相角超前角 計(jì)算 值 19 計(jì)算超前校正網(wǎng)絡(luò)的轉(zhuǎn)折頻率 20 基于上述分析 可知串聯(lián)超前補(bǔ)償有如下特點(diǎn) 這種補(bǔ)償主要對未補(bǔ)償系統(tǒng)中頻段進(jìn)行補(bǔ)償 使補(bǔ)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(bǔ)償會使系統(tǒng)瞬態(tài)響應(yīng)的速度變快 由例6 1知 補(bǔ)償后系統(tǒng)的截止頻率由未補(bǔ)償前的6 3增大到9 這表明補(bǔ)償后 系統(tǒng)的頻帶變寬 瞬態(tài)響應(yīng)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(shè)計(jì)時(shí)必須注意 超前補(bǔ)償一般雖能較有效地改善動態(tài)性能 但如果未補(bǔ)償系統(tǒng)的相頻特性在截止頻率附近急劇下降時(shí) 若用單級超前補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)去校正 收效不大 因?yàn)檠a(bǔ)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(bǔ)償系統(tǒng)的相角滯后量過大 因而用單級的超前補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)難于獲得較大的相位裕量