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1、控控制制工工程程基基础础第第六六章章 系系统统的的性性能能指指标标与与校校正正控控制制工工程程基基础础第第六六章章 系系统统的的性性能能指指标标与与校校正正相相位位滞滞后后校校正正目目的的 超超前前校校正正有有不不足足之之处处，稳稳态态精精度度不不易易改改变变；想想要要减减小小误误差差，提提高高“准准确确性性”；又又不不想想影影响响稳稳定定性性和和快快速速性性；就就要要加加大大低低频频段段增增益益，还还要要降降低低高高频频段段增增益益。控控制制工工程程基基础础第第六六章章 系系统统的的性性能能指指标标与与校校正正相相位位滞滞后后校校正正环环节节)1(11)(TsTssGc1221RRRCRT2
2、图图6.20 相相位位滞滞后后环环节节(a)滞滞后后校校正正网网络络 控控制制工工程程基基础础第第六六章章 系系统统的的性性能能指指标标与与校校正正相相位位滞滞后后校校正正环环节节)1(11)(TsTssGc0arctanarctan)(TTjGc图图6.20 相相位位滞滞后后环环节节)(-90020lgA()T1T10(b)B Bo od de e图图控控制制工工程程基基础础第第六六章章 系系统统的的性性能能指指标标与与校校正正基基于于频频率率响响应应法法的的相相位位滞滞后后校校正正图图中中，Gc为为校校正正装装置置，G为为对对象象。cGG)(sX)(sY图图6.21 控控制制工工程程基基础
3、础第第六六章章 系系统统的的性性能能指指标标与与校校正正利利用用频频率率响响应应法法设设计计相相位位滞滞后后校校正正环环节节的的步步骤骤：求求出出满满足足稳稳态态性性能能指指标标的的开开环环增增益益K 值值；根根据据求求出出的的K 值值，画画出出校校正正前前的的Bode图图，确确定定此此时时的的幅幅值值穿穿越越频频率率c1和和相相位位裕裕量量1；控控制制工工程程基基础础第第六六章章 系系统统的的性性能能指指标标与与校校正正 选选择择一一新新的的幅幅值值穿穿越越频频率率点点c2，使使得得在在=c2 处处 原原系系统统的的相相位位滞滞后后量量为为：)125(180)(02c0 为为系系统统期期望望
4、的的相相角角裕裕量量。利利用用频频率率响响应应法法设设计计相相位位滞滞后后校校正正环环节节的的步步骤骤：控控制制工工程程基基础础第第六六章章 系系统统的的性性能能指指标标与与校校正正 确确定定相相位位滞滞后后环环节节零零点点转转角角频频率率T。相相位位滞滞后后环环节节的的零零点点转转角角频频率率T=1/T应应远远低低于于已已校校正正系系统统的的剪剪切切频频率率c2，一一般般取取，）（210121cTT确确定定利利用用频频率率响响应应法法设设计计相相位位滞滞后后校校正正环环节节的的步步骤骤：控控制制工工程程基基础础第第六六章章 系系统统的的性性能能指指标标与与校校正正)1(11)(TsTssGc
5、确确定定为使校正后系统的幅值穿越频率为c2，相位滞后校正环节必须把原系统在c2的幅值20lgA(c2)衰减到0dB，求求校校正正网网络络中中的的 值值，)(lg202cA，)(2cAlg2011lg2022ccTjjT利利用用频频率率响响应应法法设设计计相相位位滞滞后后校校正正环环节节的的步步骤骤：控控制制工工程程基基础础第第六六章章 系系统统的的性性能能指指标标与与校校正正 画画出出校校正正后后的的Bode图图，一一定定要要校校验验，不不满满足足重重做做。确确定定此此时时的的幅幅值值穿穿越越频频率率c2和和相相位位裕裕量量2，校校验验系系统统的的性性能能指指标标。求求出出网网络络参参数数。这
6、这步步在在实实现现中中是是必必不不可可少少的的，但但电电路路参参数数的的选选择择有有很很多多技技巧巧，如如不不特特别别申申明明，可可省省略略不不做做。利利用用频频率率响响应应法法设设计计相相位位滞滞后后校校正正环环节节的的步步骤骤：控控制制工工程程基基础础第第六六章章 系系统统的的性性能能指指标标与与校校正正对对单单位位恒恒速速输输入入信信号号，输输出出的的稳稳态态误误差差ess =0.2；相相位位裕裕度度 40，增增益益裕裕度度20lgKg 10dB。，）（15.0)1()(sssKsGK相相位位滞滞后后校校正正环环节节设设计计示示例例例例 6-6 已已知知一一单单位位反反馈馈系系统统的的开
7、开环环传传递递函函数数为为 试试设设计计一一个个相相位位滞滞后后校校正正装装置置，满满足足:控控制制工工程程基基础础第第六六章章 系系统统的的性性能能指指标标与与校校正正 单单位位恒恒速速输输入入KssGks1)(1lim0，2.0）（jjjjG5.01)1(5)(型型系系统统，）（15.0)1()(sssKsGK1、校校正正前前 求求开开环环增增益益K 值值5K得相相位位滞滞后后校校正正环环节节设设计计示示例例稳稳态态误误差差 essvK1控控制制工工程程基基础础第第六六章章 系系统统的的性性能能指指标标与与校校正正故故系系统统不不稳稳定定125.0115)(22ccccjGc1.81（s-
8、1）1805.0tantan-90-)(gggaajGg1.41（s-1）2225.01151lg20lg20ggggK增增益益裕裕度度1805.0tantan-90-ccaa相相位位裕裕度度=-4.46=-13.200相相位位滞滞后后校校正正环环节节设设计计示示例例分分析析校校正正前前系系统统性性能能是是否否满满足足要要求求 控控制制工工程程基基础础第第六六章章 系系统统的的性性能能指指标标与与校校正正图图 6.22 校校正正前前开开环环频频率率特特性性的的Bode图图cgKg=-4.4dB=-13.21.811.41相相位位滞滞后后校校正正环环节节设设计计示示例例控控制制工工程程基基础础第
9、第六六章章 系系统统的的性性能能指指标标与与校校正正2 2、设设计计相相位位滞滞后后校校正正环环节节)1(11)(TsTssGc相相位位滞滞后后校校正正环环节节设设计计示示例例控控制制工工程程基基础础第第六六章章 系系统统的的性性能能指指标标与与校校正正选选择择一一新新的的幅幅值值穿穿越越频频率率点点c2，)125(180)(01355180401355.090)(11tgtg）（16.0s）（125.0sc校校正正后后的的幅幅值值穿穿越越频频率率点点c2选选在在这这一一频频率率附附近近使使得得在在=c2处处原原系系统统的的相相位位滞滞后后量量为为：2 2、设设计计相相位位滞滞后后校校正正环环
10、节节相相位位滞滞后后校校正正环环节节设设计计示示例例控控制制工工程程基基础础第第六六章章 系系统统的的性性能能指指标标与与校校正正确确定定T值值。相相位位滞滞后后环环节节的的零零点点转转角角频频率率T应应远远低低于于已已校校正正系系统统的的剪剪切切频频率率c2，选选）（121.05scT）（sTT1012 2、设设计计相相位位滞滞后后校校正正环环节节相相位位滞滞后后校校正正环环节节设设计计示示例例控控制制工工程程基基础础第第六六章章 系系统统的的性性能能指指标标与与校校正正取取=9。为使校正后系统的幅值穿越频率为c2，必须把原系统在c2的幅值衰减到0dB，求求校校正正环环节节中中的的 值值，2
11、211lg20ccTjjT2222225.0115lg20-ccc当当T1，lg2011lg2022ccTjjT8.7，相相位位滞滞后后校校正正环环节节设设计计示示例例2 2、设设计计相相位位滞滞后后校校正正环环节节控控制制工工程程基基础础第第六六章章 系系统统的的性性能能指指标标与与校校正正校校正正后后开开环环频频率率特特性性19011015.0)1(5)(2jjjjjjGK）（)1(19011011)(ssTsTssGc确确定定校校正正环环节节相相位位滞滞后后校校正正环环节节设设计计示示例例2 2、设设计计相相位位滞滞后后校校正正环环节节控控制制工工程程基基础础第第六六章章 系系统统的的性
12、性能能指指标标与与校校正正相相位位滞滞后后校校正正环环节节设设计计示示例例校校正正前前校校正正后后Kg2=14.3dB2=40校校正正前前校校正正后后系系统统不不稳稳定定系系统统稳稳定定c22=40Kg2=14.3dBg20.51.39图图6.23 校正前后开环频率特性的Bode图 控控制制工工程程基基础础第第六六章章 系系统统的的性性能能指指标标与与校校正正 验验证证校校正正后后的的幅幅值值裕裕度度Kg2(dB)和和相相位位裕裕度度240)(18022c（校验）2121212121090-5.090)(ccccctgtgtgtg满满足足要要求求。140-相相位位滞滞后后校校正正环环节节设设计
13、计示示例例控控制制工工程程基基础础第第六六章章 系系统统的的性性能能指指标标与与校校正正dB3.1422222222222g290110125.01151lg20)(gggggdBK满满足足要要求求。180-1090-5.09021212121ggggtgtgtgtgg2=1.39(s-1)验验证证校校正正后后的的幅幅值值裕裕度度Kg2(dB)和和相相位位裕裕度度2相相位位滞滞后后校校正正环环节节设设计计示示例例控控制制工工程程基基础础第第六六章章 系系统统的的性性能能指指标标与与校校正正相相位位滞滞后后校校正正对对系系统统的的影影响响和和限限制制影影响响：从从Bode图图看看系系统统的的幅幅
14、值值穿穿越越频频率率c减减小小了了，对对应应b减减小小 幅幅频频特特性性在在c附附近近的的斜斜率率减减小小了了，即即曲曲线线平平坦坦了了；改改善善了了系系统统的的相相位位裕裕量量 和和增增益益裕裕量量Kg，提提高高了了系系统统的的相相对对稳稳定定性性；减减小小了了系系统统的的最最大大超超调调量量，但但上上升升时时间间等等增增大大；本本身身对对系系统统的的稳稳态态误误差差没没有有影影响响，但但由由于于对对中中高高频频段段幅幅值值的的衰衰减减，所所以以可可以以提提高高低低频频段段的的幅幅值值，提提高高稳稳态态性性能能。控控制制工工程程基基础础第第六六章章 系系统统的的性性能能指指标标与与校校正正相
15、相位位滞滞后后校校正正对对系系统统的的影影响响和和限限制制限限制制：当当系系统统在在低低频频段段相相频频特特性性上上找找不不到到满满足足系系统统相相位位裕裕量量点点时时，不不能能用用相相位位滞滞后后校校正正。控控制制工工程程基基础础第第六六章章 系系统统的的性性能能指指标标与与校校正正相相位位超超前前和和相相位位滞滞后后校校正正对对比比 相相位位超超前前校校正正通通过过在在幅幅值值穿穿越越频频率率点点附附近近，提提供供一一个个相相位位超超前前量量而而使使系系统统的的相相位位裕裕量量满满足足要要求求。相相位位滞滞后后校校正正通通过过对对中中频频及及高高频频幅幅值值衰衰减减的的特特性性，使使幅幅值
16、值穿穿越越频频率率向向低低频频方方向向移移动动，同同时时使使中中频频及及高高频频的的相相位位特特性性基基本本不不变变，从从而而使使系系统统的的相相位位裕裕量量满满足足要要求求。控控制制工工程程基基础础第第六六章章 系系统统的的性性能能指指标标与与校校正正相相位位超超前前和和相相位位滞滞后后校校正正对对比比相相位位超超前前校校正正由由于于幅幅频频特特性性在在中中频频及及高高频频有有所所提提升升，使使带带宽宽变变宽宽。当当带带宽宽变变宽宽时时就就意意味味着着调调节节时时间间的的减减少少。故故在在同同一一系系统统中中，超超前前校校正正的的带带宽宽总总大大于于滞滞后后校校正正的的带带宽宽。相相位位滞滞
17、后后校校正正的的中中频频及及高高频频衰衰减减使使带带宽宽变变窄窄。控控制制工工程程基基础础第第六六章章 系系统统的的性性能能指指标标与与校校正正相相位位超超前前和和相相位位滞滞后后校校正正对对比比 如如希希望望一一个个宽宽的的带带宽宽及及快快的的响响应应，就就应应采采用用超超前前校校正正。然然而而，宽宽的的带带宽宽同同时时意意味味着着高高频频增增益益的的增增大大，使使噪噪声声信信号号得得以以通通过过，在在需需要要抑抑制制干干扰扰及及噪噪声声的的情情况况下下，应应采采用用滞滞后后校校正正。控控制制工工程程基基础础第第六六章章 系系统统的的性性能能指指标标与与校校正正相相位位滞滞后后校校正正的的作作用用u截截止止频频率率前前移移，带带宽宽减减小小，牺牺牲牲了了快快速速性性；u换换取取了了稳稳定定性性；u并并没没有有改改变变系系统统低低频频段段的的特特性性，对对稳稳态态精精度度不不起起破破坏坏作作用用。控控制制工工程程基基础础第第六六章章 系系统统的的性性能能指指标标与与校校正正本本讲讲到到此此结结束束，下下次次课课再再见见！