相位超前校正.ppt

自动控制原理第7章 线性系统的设计方法,1系统校正?,为了获得更好的系统性能，而对系统的参数与结构进行必要的校调。,回顾：系统校正的概念与校正装置,2校正装置?,无源校正装置，有源校正装置；相位超前校正装置，相位滞后校正装置，相位滞后超前校正装置,回顾：系统校正的概念与校正装置,按校正装置在系统中的连接方式：串联校正、并联校正、前馈校正、复合校正,比如串联校正：,3校正方式？,回顾：系统校正的概念与校正装置,根据校正装置的相位特征而分为：,3校正方式？,回顾：系统校正的概念与校正装置,相位超前校正、相位滞后校正、相位滞后超前校正,第7章 线性系统的设计方法7.3 基于伯德图的系统校正 7.3.1 相位超前校正 7.3.2 相位滞后校正 7.3.3 滞后-超前校正 7.3.4 超前、滞后、滞后-超前校正的比较,7.3 基于伯德图的系统校正为什么选择基于伯德图的方法？,1、幅频特性相乘关系转化为相加关系2、设计过程得到简化。,7.3 基于伯德图的系统校正 如何校正？1 相位超前校正 2 相位滞后校正 3 滞后-超前校正,相位超前校正校正原理？校正方法？校正利弊？（通过实例分析来总结）,7.3 基于伯德图的相位超前校正,相位超前校正原理,7.3 基于伯德图的相位超前校正,相位超前校正装置及其传递函数,Bode图,频率特性的主要特点是：,相频特性为正值；存在最大相位超前量jm；w=wm处，获得jm；,7.3 基于伯德图的相位超前校正,Gc为校正装置，G为对象,基于伯德图的相位超前校正方法,利用频率响应法设计超前校正装置的步骤如下：,求出满足稳态性能指标的开环增益K值；,根据求出的K值，画出校正前的Bode图，确定此时的幅值穿越频率wc1和相位裕量g1；,7.3 基于伯德图的相位超前校正,相位超前校正装置提供的最大相位超前量,g0 为系统期望的相角裕量g1 未校正系统的相角裕量,一般预留抵消滞后量为510,根据，由jm求出a值,7.3 基于伯德图的相位超前校正,相位超前装置在wm处的幅值,所以wc2应选在未校正系统的L(w)=10lga处。,当wc2wm时，由,在系统中把原放大器增益增大a倍，或插入一个增益为a的 放大器。,画出校正后的Bode图，确定此时的幅值穿越频率wc2和相位裕量g2，校验系统的性能指标。一定要校验，不满足做。,7.3 基于伯德图的相位超前校正,例：已知一单位反馈系统的开环传递函数为 试设计一个相位超前校正装置满足:相位裕量大于45；对单位速度函数输入，输出的稳态误差小于或等于 0.01rad。,7.3 基于伯德图的相位超前校正,解：对型系统ess=R/Kv，现R=1,要求 即,画出Kg=1时未校正系统Bode图，确定此时的wc1和g。,7.3基于伯德图的相位超前校正,7.3 基于伯德图的相位超前校正,若按折线计算,7.3基于伯德图的相位超前校正,求出需要相位超前网络提供的最大相位超前量jm。,这里考虑原系统相频特性在wc1附近较平坦，所以只加5。,由,决定校正系统的幅值穿越频率wc2。为了最大限度利用相位 超前网络的相位超前量，wc2应与wm相重合。即wc2应选在未校正系统的L(w)=10lga处。,7.3基于伯德图的相位超前校正,在系统中把原放大器增益增大2.2倍，或插入一个增益为2.2 的放大器。,画出校正后的Bode图，确定此时的幅值穿越频率wc2和相位裕量g2，校验系统的性能指标。,当wc2wm时，由,7.3 基于伯德图的相位超前校正,7.3 基于伯德图的相位超前校正,7.3基于伯德图的相位超前校正,相位超前校正对系统的影响和限制,有利改善：,改善了系统的相对稳定性；改善了系统的快速性；不影响准确性。,7.2 基于伯德图的相位超前校正,不利因素：,高频衰减相对减弱，易引入高频谐波干扰,工程简易方法：,7.2 基于伯德图的相位超前校正（工程应用补充知识）,一阶微分消弱大惯性环节的影响,工程简易方法：,7.2 基于伯德图的相位超前校正（工程应用补充知识）,一阶微分消弱大惯性环节的影响,校正后的传递函数：,工程应用于案例,7.2 基于伯德图的相位超前校正（工程应用补充知识）,热工系统：,工程应用于案例,7.2 基于伯德图的相位超前校正（工程应用补充知识）,皮带输送系统：,工程应用于案例,7.2 基于伯德图的相位超前校正（工程应用补充知识）,液压传动装置液位控制系统温度控制系统流体管道.等等,