系統(tǒng)校正ppt課件(編輯修改稿)
2025-05-30 01:32 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 0176。 ， 在此基礎(chǔ)上使用比例微分校正 ， 考慮比例積分校正的影響 ， 按 γ （ ω C） ≈ 50176。 進(jìn)行校正 。 因此 ，取 τ ＝ 6/ω C＝ 6/＝ 11， 即加入（ 11s+1） 的校正環(huán)節(jié) ， 這時(shí) ， γ（ ω C） 達(dá)不到 50176。 ， 因此 ， 再把 K降低到 K= ， 這樣暫態(tài)性能指標(biāo)滿足要求 。 如圖 618虛線所示 。 ， 令 T=10/ω C＝ 10， 即加入（ 10s+1） /s。 校正后系統(tǒng)的等效傳遞函數(shù)為 校正后系統(tǒng)的波德圖如圖 618實(shí)線所示 ， 其中 ， ω /C＝ 1 rad/s， γ /（ ω C） ＝ 43176。 ， KV＝ ∞ ， 滿足要求 ， 校正成功 。 xoBox 167。 6— 2 串聯(lián)校正 前一節(jié)介紹了基本控制規(guī)律 ， 采用基本控制可以改善系統(tǒng)的一些性能 ， 但是 ， 還存在一些問題 。 比如 ， 比例微分控制可以改善系統(tǒng)暫態(tài)及穩(wěn)態(tài)性能 ， 但是 ， 系統(tǒng)抗高頻干擾能力會(huì)因此而大大降低；比例積分控制可以改善系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)性能 ，但是不能改善系統(tǒng)暫態(tài)性能 。 因此 ， 必須有另外的校正方法， 而接下來要介紹的串聯(lián)超前及串聯(lián)遲后校正就是其中之一 一 、 超前校正 比例微分控制影響系統(tǒng)抗高頻干擾能力的原因是系統(tǒng)波德圖的高頻段斜率提高了 20dB/dec。 為了克服這一不良影響 ， 在比例微分控制環(huán)節(jié)中添加一個(gè)時(shí)間常數(shù)很小的慣性環(huán)節(jié) ， 就構(gòu)成了超前校正環(huán)節(jié) 。 超前校正的方框圖如圖 619所示 ， 超前校正環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)為 xoBox 超前校正環(huán)節(jié)的頻率特性為 超前校正環(huán)節(jié)的波德圖如圖 620所示 ， 由圖可知 ， 超前校正環(huán)節(jié)的對(duì)數(shù)幅頻特性高頻段斜率為 0dB/dec， 高度為20logβ 。 校正后的對(duì)數(shù)幅頻特性的低頻段不變 ， 系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能不變 。 校正后的對(duì)數(shù)幅頻特性的高頻段斜率不變 ， 僅僅是幅值增大一些 ， 因此 ， 系統(tǒng)抗高頻干擾能力下降不多 。 超前校正環(huán)節(jié)的對(duì)數(shù)相頻特性為正相角 ， 即引前一個(gè)角度 。 校正后的相角裕量增加 ， 系統(tǒng)平穩(wěn)性變好 ， 同時(shí)剪切頻率 ω c有所增大 ， 系統(tǒng)快速性變好 。 在 ω m處 ， 引前的角度最大為 φ m并可由下面的方法求出 。 xoBox 令 ， 解出 ， 為波德圖中兩個(gè)轉(zhuǎn)折頻率的幾何 中 點(diǎn) 。 將 ω m 代入式 （ 69） 可算出 最 大引前角 。 顯然 ， 最大引前角決定于 β ， 即校正環(huán)節(jié)波德圖中兩個(gè)轉(zhuǎn)折頻率的距離 ， β 越大 ， 引前角越大 ， 但是 ，要注意的是最多只能引前 90176。 。 在設(shè)計(jì)超前校正環(huán)節(jié)時(shí)應(yīng)把校正后的剪切頻率 ω C/設(shè)在 ω m處 ， 這樣才能充分利用超前校正環(huán)節(jié)所提供的引前角 ， 由于校正環(huán)節(jié)的幅頻特性在在 ω m處的值為 ,因此， 只要在原系統(tǒng)的幅頻特性中 ， 找出幅值為－ 10logβ 時(shí)所對(duì)應(yīng)的頻率 ， 并令 ω m等于該頻率 ， 則校正后的剪切頻率 ω C/正好對(duì)應(yīng)于 φ m， 系統(tǒng)的相角裕量可提高大約 φ m176。 ， 具體的超前校正步驟如下： xoBox K。 ， 量出未校正時(shí)的剪切頻率 ω C及相角裕量 γ （ ω C） 。 γ （ ω C） 小于要求的相角裕量 γ 0（ ω C） ,則按 φ m＝γ 0（ ω C） － γ （ ω C） ＋ 5176。 ～ 15176。 計(jì)算需要的引前角 ， 式中加 5176。 ～ 15176。 主要考慮校正后 ， ω C增大 ， γ （ ω C） 會(huì)有所降低及作圖誤差而取的修正量 。 計(jì)算 β 。 ， 找出幅值為－ 10logβ 時(shí)所對(duì)應(yīng)的頻率 ω C/。 ω C/＝ 解出 T1就可得到超前校正的傳遞函數(shù) 。 ， 校驗(yàn)頻域指標(biāo) ， 或用 xoBox仿真軟件校驗(yàn)時(shí)域指標(biāo) 。 xoBox 例 62 單位反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù) 。 要求系統(tǒng)的速度誤差系數(shù) KV≥ 100， 超調(diào)量σ ％ ≤ 16%， 調(diào)節(jié)時(shí)間 ts（ 5%）≤ （ s） 。 試進(jìn)行校正 。 解 1.∵K V＝ K ∴ 取 K＝ 100 γ 0（ ω C） ≥ 50176。 ；ω C0≥ 50rad/s 621虛線所示 ， 得 ω C＝ 31rad/s； γ（ ω C） ＝ 176。 不滿足要求 。 可用超前校正引前 φ m＝ γ 0（ ω C） － γ （ ω C） ＋ 5176。 ～ 15176。 ＝ 50176。 17176。 ＋ 15176。 ≈ 50176。 ，由 解得 β ＝ 。 xoBox ， 找出幅值為－ 10logβ≈ 時(shí)所對(duì)應(yīng)的頻率 ω C/≈ 50rad/s。 令 ω C/＝ ＝ 50， 解出 T1 ＝ ； βT 1 ＝ 。 故 校 正 環(huán) 節(jié) 傳 函為 ， 繪出校正后的波德圖如圖 621實(shí)線所示 。ω C/≈ 58rad/s； γ /（ ω C） ＝ 59176。 滿足頻域指標(biāo) ， 運(yùn)行 xoBox得 σ ％ ＝ 12%， 調(diào)節(jié)時(shí)間 ts（ 5%） ≤ （ s） ， 滿足時(shí)域指標(biāo) ， 校正成功 。 需要指出 ， 超前校正可以全面改善系統(tǒng)的暫態(tài)性能 ， 但是并不是所有系統(tǒng)都能使用超前校正 ， 若原有系統(tǒng)的波德圖在剪切頻率附近其相頻特性下降很快 ， 則校正引前的相角大部分被原系統(tǒng)相角的下降所抵消 ， 因此 ， 校正的效果不可能很好 ， 這樣的系統(tǒng) 就不能使用超前校正 。 xoBox 二 、 遲后校正 遲后校正與比例積分控制差不多 ， 只是遲后校正不改變系統(tǒng)波德圖低頻端的斜率 ， 因此只能有限地提高系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)精度 。 遲后校正環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)為 遲后校正具有兩種作用 ， 當(dāng) Kc＝1/α 時(shí) ， 其波德圖如圖 622所示 ，若校正環(huán)節(jié)的兩個(gè)轉(zhuǎn)折頻率遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于系統(tǒng)的剪切頻率 ， 則校正環(huán)節(jié)的負(fù)相角就不會(huì)影響系統(tǒng)的相角裕量 ， 同時(shí)在中、高頻段校正環(huán)節(jié)的幅值為 0dB，故校正后系統(tǒng)中、高頻段形狀不變，系統(tǒng)的暫態(tài)性能不變。校正環(huán)節(jié)的低頻段高度為 20log（ 1/α ），故校正后系統(tǒng)低頻段提高 20log（ 1/α ），即開環(huán)放大倍數(shù)提高 1/α 倍，系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)精度得以提高。因此，遲后校正的作用之一就是： 不改變系統(tǒng)暫態(tài)性能，而把穩(wěn)態(tài)精度提高 1/α 倍。 xoBox 當(dāng) Kc＝ 1時(shí) ， 遲后校正環(huán)節(jié)的波德圖如圖 6
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