《自动控制原理第六章第3次课.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《自动控制原理第六章第3次课.pptx（43页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、1第1页/共44页2滞后补偿网络对数坐标特性-20dB/dec第2页/共44页3同超前网络，滞后网络在同超前网络，滞后网络在时，对信号没有衰减作用时，对信号没有衰减作用时，对信号有积分作用，呈滞后特性时，对信号有积分作用，呈滞后特性时，对信号衰减作用为时，对信号衰减作用为越小，这种衰减作用越强越小，这种衰减作用越强。第3页/共44页4同超前网络，最大滞后角，发生在同超前网络，最大滞后角，发生在的几何中点，称为最大滞后角频率，计算公式为的几何中点，称为最大滞后角频率，计算公式为采用无源滞后网络进行串联补偿时，采用无源滞后网络进行串联补偿时，主要利用主要利用其高频幅值衰减的特性，以降低系统的开环截
2、止其高频幅值衰减的特性，以降低系统的开环截止频率，提高系统的相角裕度。频率，提高系统的相角裕度。第4页/共44页5 但滞后校正不影响频率特性的低频段。由此可见，但滞后校正不影响频率特性的低频段。由此可见，滞后校正在一定的条件下，也能使系统同时满足动滞后校正在一定的条件下，也能使系统同时满足动态和静态的要求态和静态的要求。2 2、串联滞后校正串联滞后校正 由于滞后校正网络具有低通滤波器的特性，因而由于滞后校正网络具有低通滤波器的特性，因而当它与系统的不可变部分串联时，会使系统开环频当它与系统的不可变部分串联时，会使系统开环频率特性的中频和高频段增益降低，截止频率率特性的中频和高频段增益降低，截止
3、频率减小，从而使系统获得足够大的相位裕度。减小，从而使系统获得足够大的相位裕度。第5页/共44页6在截止频率在截止频率 处，滞处，滞后补偿网络会产生一定后补偿网络会产生一定的相角滞后量。的相角滞后量。为了使这个滞后角尽可能地小，理论上总希望校为了使这个滞后角尽可能地小，理论上总希望校正装置的正装置的两个转折频率两个转折频率 越小越好越小越好滞后补偿的不足之处是：滞后补偿的不足之处是：补偿后系统的截止频补偿后系统的截止频率会减小，瞬态响应的速度要变慢；率会减小，瞬态响应的速度要变慢；但考虑物理实现上的可行性，一般取：但考虑物理实现上的可行性，一般取：第6页/共44页7确定开环增益K稳态误差的要求
4、 画出未补偿系统的伯德图,并求验算已补偿系统的相位裕度和幅值裕度 结束 根据相位裕度的要求确定截止频率在在截止频率 处，计算 确定滞后网络参数第7页/共44页8例-2.设一单位反馈系统的开环传递函数为试设计一滞后补偿装置，使补偿后系统的静态速度误差系数试设计一滞后补偿装置，使补偿后系统的静态速度误差系数，相位裕度相位裕度，幅值裕度幅值裕度不小于不小于10dB10dB。解：解：根据对静态速度误差系数的要求，确定系根据对静态速度误差系数的要求，确定系统的开环增益统的开环增益。第8页/共44页9第9页/共44页10 根据相位裕度的要求确定截止频率根据相位裕度的要求确定截止频率第10页/共44页11
5、计算计算第11页/共44页12则滞后网络的传递函数则滞后网络的传递函数计算滞后网络参数计算滞后网络参数补偿后系统的补偿后系统的开环传递函数为开环传递函数为 第12页/共44页13 幅值裕度为幅值裕度为满足系统设计要求。满足系统设计要求。计算校正后的相角裕度：计算校正后的相角裕度：第13页/共44页14第14页/共44页15保持原有的已满足要求的动态性能不变，而用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。以提高系统的开环增益，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
6、滞后补偿。要求较高的情况下，可考虑采用串联滞后补偿。采用滞后校正校正后的系统具有带宽变窄，时间响应变慢滞后与超前校正比较滞后与超前校正比较第15页/共44页16 串联超前与滞后校正设计过程比较串联超前与滞后校正设计过程比较根据稳态误差的要求，确定根据稳态误差的要求，确定开环增益开环增益K。确定开环增益确定开环增益K后，后，画出未补偿系统的伯德图画出未补偿系统的伯德图，计算计算未补偿系统的相角裕度未补偿系统的相角裕度计算最大超前角确定最大超前角频率确定校正后截止频率确定T第16页/共44页17画出画出校正后的伯德图校正后的伯德图，验证性能指标是否已满足。，验证性能指标是否已满足。计算相位裕度、幅
7、值裕度是否满足要求？如果不满计算相位裕度、幅值裕度是否满足要求？如果不满足，则需增大足，则需增大 值，从第值，从第步开始重新进行计算。步开始重新进行计算。超前校正传递函数滞后校正传递函数第17页/共44页18若要求相角裕量若要求相角裕量 ，截止频率，截止频率 设计系统的串联设计系统的串联校正校正装置装置如果要求校正后的系统具有宽的频带和良好的瞬态响应，则采用超前校正第18页/共44页19未校正系统未校正系统第19页/共44页20第20页/共44页21超前校正超前校正第21页/共44页22第22页/共44页23若要求相角裕量若要求相角裕量 ，截止频率，截止频率 设计系统的串联设计系统的串联校正校
8、正装置装置第23页/共44页24第24页/共44页25红色红色：未校正未校正绿色绿色：校正装置校正装置蓝色蓝色：滞后校正后滞后校正后第25页/共44页26第26页/共44页27滞后与超前校正后闭环系统的阶跃响应比较滞后与超前校正后闭环系统的阶跃响应比较第27页/共44页282、若要求截止频率、若要求截止频率 相角裕量相角裕量 ，幅值裕度幅值裕度Kg不小于不小于10dB，设计系统的串联，设计系统的串联滞后校正滞后校正装置装置1 1、若要求、若要求 ，画出未校正系统的对数幅频，画出未校正系统的对数幅频曲线并计算相角裕度和幅值裕度曲线并计算相角裕度和幅值裕度第28页/共44页291 1、确定开环增益
9、、确定开环增益2 2、画未校正系统的波特图、画未校正系统的波特图第29页/共44页30第30页/共44页313 3、确定校正后的截止频率，计算、确定校正后的截止频率，计算为保证足够的相角裕度，往低频近似为保证足够的相角裕度，往低频近似取近似第31页/共44页32第32页/共44页334 4、确定T5 5、滞后、滞后校正传递函数校正传递函数第33页/共44页34第34页/共44页356 6、验证、验证第35页/共44页36校正后穿越频率校正后穿越频率 的计算的计算第36页/共44页37校正后穿越频率校正后穿越频率校正前穿越频率校正前穿越频率滞后校正对穿越频率的改变很小，可利用校正前的穿越频率滞后
10、校正对穿越频率的改变很小，可利用校正前的穿越频率试算试算，如果，如果 接近接近-180-180度，取度，取如果误差较大，可进行修正如果误差较大，可进行修正第37页/共44页38在穿越频率处，近似为在穿越频率处，近似为第38页/共44页392 2、若要求截止频率、若要求截止频率 相角裕量相角裕量 幅值裕度幅值裕度Kg10dB10dB，设计系统的串联设计系统的串联超前校正超前校正装置装置1 1、若要求、若要求 ，画出未校正系统的对数，画出未校正系统的对数幅频曲线并计算相角裕度和幅值裕度幅频曲线并计算相角裕度和幅值裕度补充课后作业补充课后作业第39页/共44页40例题：如图所示，最小相位系统开环对数幅频渐进特性为，串联校正装置对数幅频渐进特性为第40页/共44页411.1.求未校正系统开环传递函数求未校正系统开环传递函数 及串联校正装及串联校正装置置 ；（8 8分）分）2.2.计算未校正系统的截止频率计算未校正系统的截止频率 及未校正系统的及未校正系统的相位裕度相位裕度 ；（；（6 6分）分）3.3.已知校正后的截止频率已知校正后的截止频率 ，在图中画出，在图中画出校正后系统的开环对数幅频渐进特性校正后系统的开环对数幅频渐进特性 并并计算校正后系统的相位裕度计算校正后系统的相位裕度 。（。（6 6分）分）第41页/共44页42第42页/共44页43第43页/共44页