《自动控制原理》第六章第2次.ppt

1 确定开环增益K后 画出未补偿系统的伯德图 计算未补偿系统的相角裕度 由给定的相位裕量值 计算超前校正装置提供的相位超前量 用频率法对系统进行串联超前补偿的一般步骤 根据稳态误差的要求 确定开环增益K 2 串联超前校正 串联校正装置的设计方法和步骤并没有一成不变的格式 往往需要经过几次反复才能得到满意的方案 其解不是唯一的 2 是用于补偿因超前补偿装置的引入 使系统截止频率增大而引起的相角滞后量 值通常是这样估计的 如果未补偿系统的开环对数幅频特性在截止频率处的斜率为 40dB dec 一般取 如果为 60dB dec则取 补偿角 3 即 取 确定最大超前角处的频率 由未补偿系统的对数幅频特性曲线 求得其幅值为处的频率 该频率就是校正后的截止频率 根据所确定的最大超前角 4 确定超前校正装置的参数T 画出补偿后系统的伯德图 验证 计算相位裕度是否满足要求 如果不满足 则需增大 值 从第 步开始重新进行计算 5 确定开环增益K 稳态误差的要求 画出未补偿系统的伯德图 并求 求未补偿系统幅值为 10lga处的频率 满足要求 结束 Y N 6 例 1 设一单位反馈系统的开环传递函数为 试设计一超前补偿装置 使校正后系统的静态速度误差系数 相位裕度 幅值裕度 不小于10dB 解 根据对静态速度误差系数的要求 确定系统的开环增益K 7 8 根据相位裕度的要求确定超前补偿网络的相位超前角 计算值 计算校正后的截止频率 9 计算超前补偿网络的转折频率 10 补偿后系统的框图如下图所示 其开环传递函数为 对应的伯德图中蓝色线所示 由该图可见 补偿后系统的相位裕度为 幅值裕度为 满足系统设计要求 11 确定开环增益K 稳态误差的要求 画出未补偿系统的伯德图 并求 求未补偿系统幅值为 10lga处的频率 满足要求 结束 Y N 12 练习 设一单位反馈系统的开环传递函数为 试设计一超前补偿装置 使补偿后系统的静态速度误差系数 相位裕度 幅值裕度 不小于10dB 解 根据对静态速度误差系数的要求 确定系统的开环增益K 13 当K 10时 未补偿系统的开环频率特性为 14 根据相位裕度的要求确定超前补偿网络的相位超前角 计算值 15 计算超前补偿网络的转折频率 补偿后系统的框图如下图所示 其开环传递函数为 图例1校正后系统框图 16 例6 3 系统如图 试设计超前校正网络 使r t t时 R S C S 也可辅助计算 P227 17 18 根据相角裕度的要求确定超前校正网络的相角超前角 计算 值 19 计算超前校正网络的转折频率 20 基于上述分析 可知串联超前补偿有如下特点 这种补偿主要对未补偿系统中频段进行补偿 使补偿后中频段幅值的斜率为 20dB dec 且有足够大的相位裕量 超前补偿会使系统瞬态响应的速度变快 由例6 1知 补偿后系统的截止频率由未补偿前的6 3增大到9 这表明补偿后 系统的频带变宽 瞬态响应速度变快 但系统抗高频噪声的能力变差 对此 在校正装置设计时必须注意 超前补偿一般虽能较有效地改善动态性能 但如果未补偿系统的相频特性在截止频率附近急剧下降时 若用单级超前补偿网络去校正 收效不大 因为补偿后系统的截至频率向高频段移动 在新的截止频率处 由于未补偿系统的相角滞后量过大 因而用单级的超前补偿网络难于获得较大的相位裕量