自动控制理论第六章校正(1)
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第6章线性系统的校正方法。
重点与难点一、基本概念1.理想的频率特性系统开环频率特性与系统时域指标之间有一定的关系。
对于二阶系统而言,相位裕量/、截止频率必与时域指标(超调量。
%、调节时间4)有确定性关系。
对高阶系统而言,/,纭都可以粗略估计高阶系统的响应特性。
相位裕量越大,系统阶跃响应的超调量和调节时间4就越小;?也近似与4成反比关系。
因此,理想的频率特性应该有较大的相位裕量;希望响应快的系统就应该有大一点的。
闭环系统(单位反应)的频率特性有如下关系:|。
| (| a \< 1)(当有积分环节时。
=1)= ,(通常称为低频段)(6.1)201g|G(j7w) | co »(通常称为高频段)式中G(./7y)为开环频率特性。
因此,假设希望系统有较强的抗高频干扰能力,”应该小, 而且201g|G(八y)|要衰减快。
如果频率特性用渐近线方法描述,理想的频率特性应该在也.处以-20dB/dec斜率穿越OdB 线,才能获得较大的相位裕量。
综合上所述,理想的频率特性应有积分环节且开环增益大,以满足稳态误差的要求; 在截止频率0c的频域(通常称为中频段),应以一20dB/dec的斜率穿越OdB线,并占有足够宽的频带,以保证系统具备较大的相位裕量;在。
>〉9•的高频段,频率特性应该尽快衰减,以消减噪声影响。
2.系统的校正当系统频率特性不满足理想的频率特性指标(通常的指标体系为:闭环谐振峰值M,.、谐振频率/,、带宽频率口〃或开环频率特性的相位裕量/、截止频率0,、开环增益K、幅值裕量等)时,需要引入校正网络,使新系统的频率特性满足要求。
设计校正网络参数通常用频率校正方法。
当希望系统的闭环极点到达要求时,需要加入某一校正网络以改变闭环极点。
通常采用根轨迹校正方法。
3.校正方式通常,在电口]区间内,假设对数幅频、相频特性是单调的,那么0G(幼RT80。
假设g>%,那么8G(例)<—1800。
第六章6-1 试求图6-T-1所示超前网络和滞后网络的传递函数和伯德图。
解:(a ),超前网络的传递函数为()1+=RCs RCss G ,伯德图如图所示。
题6-1超前网络伯德图(b ),滞后网络的传递函数为()11+=RCs s G ,伯德图如图所示。
题6-1滞后网络伯德图6-2 试回答下列问题,着重从物理概念说明:(1)有源校正装置与无源校正装置有何不同特点,在实现校正规律时他们的作用是否相同?(2)如果错误!未找到引用源。
型系统经校正后希望成为错误!未找到引用源。
型系统,应采用哪种校正规律才能满足要求,并保证系统稳定? (3)串联超前校正为什么可以改善系统的暂态性能?(4)在什么情况下加串联滞后校正可以提高系统的稳定程度?(5)若从抑制扰动对系统影响的角度考虑,最好采用哪种校正形式?解: (1)无源校正装置的特点是简单,但要达到理想的校正效果,必须满足其输入阻抗为零,输出阻抗为无限大的条件,否则很难实现预期效果。
且无源校正装置都有衰减性。
而有源装置多是由直流运算放大器和无源网络构成,能够达到较理想的校正效果。
(2)采用比例-积分校正可使系统由I 型转变为II 型(3)利用串联超前校正装置在剪切频率附近提供的相位超前角,可增大系统的相角裕度 ,从而改善系统的暂态性能。
(4)当ω减小,相频特性)(ωϕ朝0方向变化且斜率较大时,加串联滞后校正可以提高系统的稳定程度。
(5)可根据扰动的性质,采用带有积分作用的串联校正,或采用复合校正。
6-3 某单位反馈系统的开环传递函数为6418)(2++=s s s G (1)计算校正前系统的剪切频率和相角裕度。
(2)串联传递函数为1125.014.0)(++=s s s G c 的超前校正装置,求校正后系统的剪切频率和相角裕度。
(3)串联传递函数为1100110)(++=s s s G c 的滞后校正装置,求校正后系统的剪切频率和相角裕度。
(4)讨论串联超前校正、串联滞后校正的不同作用。
第六章线性系统的校正方法单元测试题(B)一、填空题1.超前校正装置的最大超前角所对应的频率w m= 。
2.在信号变换过程中,P控制器只改变信号的而不影响其。
3.采用无源滞后网络进行串联校正时,主要利用其高频幅值衰减特性,以降低系统的开环,提高。
4.在串联校正时,可使系统增加一个-1/τ的开环零点,是系统的相角裕度提高,有助于系统性能的改善。
5.采用串联滞后校正可能得到的校正网络时间常数过大,实际应用中不可能实现。
在这种情况下,最好采用校正。
6.在进行实际系统设计时,需预先选择参数待定的装置,根据性能要求通过确定参数。
7.二阶系统谐振频率w r= 。
8.在串联校正中,加大控制器增益,可以提高系统的,减小系统,提高系统的控制精度。
9.纯测速反馈校正,有降低系统增益的缺点。
若选用反馈校正,既可提高系统的响应速度,又不会降低系统增益。
10.由于误差全补偿条件在物理上往往无法准确实现,因此在实际应用中,多采用主要频段内或,以便于物理实现。
二、单项选择题(在下列每小题的四个备选答案中选出一个正确的答案,并将其字母标号填入题干的括号内。
)1.在用频率法设计串联校正装置时,下面说法正确的是:()。
A.采用串联超前校正网络是利用它的相位超前特性;采用串联滞后校正网络是利用它的相位滞后特性B.采用串联超前校正网络是利用它的低频衰减特性;采用串联滞后校正网络是利用它的高频衰减特性C.采用串联超前校正网络是利用它的相位超前特性;采用串联滞后校正网络是利用它的高频衰减特性D .采用串联超前校正网络是利用它的相位超前特性;采用串联滞后校正网络是利用它的低频衰减特性2.某串联校正装置的传递函数为G c (S )=11TS K TSb ++(0<b <1),则该装置是( )。
A .超前校正装置 B .滞后校正装置C .滞后—超前校正装置D .超前—滞后校正装置3.设有一单位反馈控制系统,其开环传递函数为)2(40)(+=s s s G ,若要求相位裕 量³°50, 最为合适的选择是采用( )。