第五章系統(tǒng)的校正和控制器的設(shè)計-資料下載頁
2025-08-01 13:16本頁面
【正文】 TsTsTssUsUsGC2121221121)1(11111)()()(????????????????其零 ﹑ 極點在 s平面上的位置及對數(shù)幅頻和相頻特性曲線見下圖 : 超前網(wǎng)絡(luò)的特點 : (1) 零點在極點的右邊 。 (2) 網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)態(tài)增 益小于 1,故對輸入信號具有衰減作用 。 (3)從 幅頻曲線上看 ,有一段 直線的斜率為正 20分貝十倍頻程 , 所以超前網(wǎng)絡(luò)具有微分作用 。 ?j?0T?1?T1?)(?L db0?1lg20)(???90??0T?1 T1T?1m?decdb /20m?(4) 網(wǎng)絡(luò)的最大超前相角 m?發(fā)生在 Tm ???1?? 處 , 且 11sin 1??? ????m顯然 , ? 越大 , m? 也越大 , 微分作用也越強 , 但網(wǎng)絡(luò)克服干擾信號 的能力越差 , ? 的值一般不大于 15. 2. 滯后網(wǎng)絡(luò) (相位滯后網(wǎng)絡(luò) ) 滯后網(wǎng)絡(luò)的電路圖 ,零 ﹑ 極點在 s平面上的位置及對數(shù)幅頻 和相頻特性曲線見下圖 : ?lg201u 2u1R2RC?j?0T1?T?1?)(?L db0)(???90???0T?1T1 T?1m?decdb /20?m?網(wǎng)絡(luò)傳遞函數(shù)為 : CRRTRRRTsTsTsTssUsUsGC)(1)2(1111)()()(2121212???????????????? 滯后 網(wǎng)絡(luò)的特點 : (1) 零點在極點的左邊 。 (2) 網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)態(tài) 增益等于 1,故對輸入信號具有低通濾波作用 。 (3)從 幅頻曲線上看 , 有一段 直線的斜率為負 20分貝十倍頻程 , 所以滯后網(wǎng)絡(luò)對高頻信 號或噪聲有較強的抑制作用 。 (4) 網(wǎng)絡(luò)的最大滯后相角 m? 發(fā)生在 Tm ???1?? 處 , 且 11sin 1??? ????m顯然 , ? 越大 , m? 也越大 , 即相角 滯后得越利害 . 使用滯后網(wǎng)絡(luò)對系統(tǒng)進行校正 , 應力求避免使滯 后網(wǎng)絡(luò)的最大滯后相角發(fā)生在校正后系統(tǒng)開環(huán)幅值穿越頻率 (即 截止頻率 )附近 , 引起相角裕度的減小 , 使系統(tǒng)動態(tài)性能變壞 . 因 此在確定滯后網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)時 , 一般要求 T?/1 小于校正后系統(tǒng) 開環(huán)幅值穿越頻率 (即截止頻率 )的十分之一 . 滯后網(wǎng)絡(luò)在校正后 系統(tǒng)開環(huán)幅值穿越頻率處的滯后相角約等于 )]1([1 ?? ?gt 3. 滯后 — 領(lǐng)先網(wǎng)絡(luò) (相位滯后 — 超前網(wǎng)絡(luò) ) 滯后 — 領(lǐng)先 網(wǎng)絡(luò)的電路圖 ,零 ﹑ 極點在 s平面上的位置及對數(shù) 幅頻和相頻特性曲線見下圖 : 1u 2u1R2R2C1C?j?021T?11T??2T??11T? 領(lǐng)先 滯后 )(?L db0)(???90???021Tdecdb /202T?11T? 11T?90decdb /20?網(wǎng)絡(luò)傳遞函數(shù)為 : )3()1)(1()1)(1()()()(212112??????sTsTsTsTsUsUsGC??式 (3)中 : 其它常用無源校正網(wǎng)絡(luò)見書上 有源調(diào)節(jié)器 無源校正網(wǎng)絡(luò)有以下幾個不足之處 : (1) 穩(wěn)態(tài)增益小于等于 1。 (2) 級間聯(lián)接必須考慮負載效應 。 (3) 當所需校正功能較為復雜時 , 網(wǎng)絡(luò)的計算和參數(shù)調(diào)整很不方 便 . 由于上述不足 , 實際中常用阻容電路和線性集成運放的組合 構(gòu)成校正裝置 , 這種裝置叫調(diào)節(jié)器 . 例如工業(yè)上常用的 PID調(diào)節(jié) 器 . 現(xiàn)僅對有源調(diào)節(jié)器的基本原理作一簡單介紹 . 在下面的介紹中 , 為討論問題方便起見 , 均認為運算放大器 是理想的 , 即其開環(huán)增益無窮大 , 輸入阻抗無窮大 , 輸出阻抗等 于零 . )(1,1221222111TTCRCRTCRT?????????? 1. 反向端輸入的有源調(diào)節(jié)器 反向端輸入有源調(diào)節(jié)器的電路如下圖 : 1u 2u2Z0R1Z圖中 : 1Z是輸入阻容網(wǎng)絡(luò)的等效阻抗 , 2Z是反饋阻容網(wǎng)絡(luò)的等效 )()()()()(1212sZsZsUsUsGC ???阻抗 , 傳遞函數(shù)為 : 用不同的阻容網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成 1Z ﹑ 2Z就可得到不同的調(diào)節(jié)規(guī)律 . 可見書上 . 2. 同向端輸入的有源調(diào)節(jié)器 同向端輸入有源調(diào)節(jié)器的電路 如右圖 : 1u2u2Z1Z其傳遞函數(shù)為 : 3. 用跟隨器和阻容網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的有源調(diào)節(jié)器 其電路如下圖 : )()(1)()()(1212sZsZsUsUsGC ???1u2u2Z1Z其傳遞函數(shù)為 : )()()()()()(21212sZsZsZsUsUsGC ??? 輸出反饋系統(tǒng)的根軌跡法校正 當用時域指標如最大百分比超調(diào)量 ﹑ 調(diào)整時間或阻尼系數(shù) ﹑ 自然振蕩角頻率等對閉環(huán)系統(tǒng)提出性能要求時 , 常采用根軌跡法 對原系統(tǒng)進行校正 . 這是因為不同的 時域指標反映了 閉環(huán)極點在 s平面上的不同位置 .如對于典型的二階系統(tǒng) (即不帶零點 ), 其一 對共軛復數(shù)極點可表為 : dnn jjs ?????? ??????? 21一般 , 由最大百分比超調(diào)量 , 則 二階系統(tǒng) 的極點應在 s平面上的 ???? 10021 ?? ?? ???? e 先確定 ? 值 , 然后 由 調(diào)整時間 nst ??4? 確定 n?區(qū)域可用下圖表示 : ?j???? stn??? ????? 1cos??0 A B C D 凡是極點在折線 ABCD右則的 二階系統(tǒng)其 最大百分比超調(diào) 量 ﹑ 調(diào)整時間都小于規(guī)定的指標 . 對于高階系統(tǒng) , 其閉環(huán)極點 個數(shù)大于二個 , 這時總以最靠近虛軸而附近又沒有其它閉環(huán)零 極點的一對共軛復數(shù)極點作為主導極點作為設(shè)計的依據(jù) . 下面通過例子說明用根軌跡法校正系統(tǒng)的步驟
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