第六章線性系統(tǒng)校正方法ppt課件

1、1閉環(huán)頻率特性和系統(tǒng)過渡過程的關系閉環(huán)頻率特性和系統(tǒng)過渡過程的關系1閉環(huán)幅頻特性的低頻區(qū)閉環(huán)幅頻特性的低頻區(qū) 閉環(huán)幅頻特性閉環(huán)幅頻特性M()中靠近零頻的低頻區(qū)中靠近零頻的低頻區(qū)特性即特性即M(0)附近，反映了控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能，附近，反映了控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能，即控制精度。即控制精度。2閉環(huán)幅頻特性的中頻區(qū)閉環(huán)幅頻特性的中頻區(qū) 閉環(huán)幅頻特性的諧振峰值閉環(huán)幅頻特性的諧振峰值Mp反映控制系統(tǒng)反映控制系統(tǒng)的平穩(wěn)性，諧振頻率的平穩(wěn)性，諧振頻率p反映控制系統(tǒng)的快速性。反映控制系統(tǒng)的快速性。3閉環(huán)幅頻特性的高頻區(qū)閉環(huán)幅頻特性的高頻區(qū) 閉環(huán)幅頻特性的高頻區(qū)一般是噪聲信號區(qū)，閉環(huán)幅頻特性的高頻區(qū)一般是噪聲信號區(qū)

2、，所以希望系統(tǒng)在高頻區(qū)幅頻特性迅速衰減，以減所以希望系統(tǒng)在高頻區(qū)幅頻特性迅速衰減，以減小噪聲對系統(tǒng)的影響。小噪聲對系統(tǒng)的影響。 控制系統(tǒng)的校正2第六章3 系統(tǒng)的設計與校正概念系統(tǒng)的設計與校正概念 常用的校正裝置及其特性常用的校正裝置及其特性 串聯校正串聯校正 局部反饋校正的局部反饋校正的主要內容46-1 6-1 系統(tǒng)的設計與校正問題系統(tǒng)的設計與校正問題當被控對象給定后，設計一個實際的控制系統(tǒng)一般要確定：（1根據所要求的被控信號的最大速度或速度等，初步選擇執(zhí)行元件的形式、特性和參數。（2根據要求的測量精度、抗擾動能力、被測信號的物理性質、測量過程中的慣性、非線性度等因素，選擇測量元件。（3根據執(zhí)

3、行元件的功率要求，選擇功率放大器；根據系統(tǒng)設計增益的要求確定增益可調的前置放大器。若僅靠調整放大器增益或系統(tǒng)已有的元部件參數，不能使得系統(tǒng)性能指標滿足要求，則要在系統(tǒng)中加入參數及特性可調整的校正裝置。主要三種校正方法：串聯校正、反饋校正、復合校正。5性能指標性能指標電動機控制系統(tǒng)：（電動機控制系統(tǒng)：（1直流電動機調速系統(tǒng)對速度平直流電動機調速系統(tǒng)對速度平穩(wěn)性、穩(wěn)態(tài)精度要求較高；（穩(wěn)性、穩(wěn)態(tài)精度要求較高；（2隨動系統(tǒng)對于系統(tǒng)輸隨動系統(tǒng)對于系統(tǒng)輸出對系統(tǒng)輸入的跟蹤速度要盡可能快，系統(tǒng)的快速性。出對系統(tǒng)輸入的跟蹤速度要盡可能快，系統(tǒng)的快速性。生產過程石油化工、生物工程、熱力工程等）：系生產過程石油化

4、工、生物工程、熱力工程等）：系統(tǒng)輸出溫度、流量、壓力等平穩(wěn)、穩(wěn)態(tài)精度。統(tǒng)輸出溫度、流量、壓力等平穩(wěn)、穩(wěn)態(tài)精度。性能指標的確定要考慮物理可實現性、經濟性性能指標的確定要考慮物理可實現性、經濟性設計方法：（設計方法：（1根軌跡法校正根軌跡法校正 時域性能指標：單時域性能指標：單位階躍響應的峰值時間、調節(jié)時間、超調量、阻尼比、位階躍響應的峰值時間、調節(jié)時間、超調量、阻尼比、穩(wěn)態(tài)誤差等；穩(wěn)態(tài)誤差等；（2頻率法校正頻率法校正 頻域性能指標：相角裕度、幅值頻域性能指標：相角裕度、幅值裕度、諧振峰值、閉環(huán)帶寬、靜態(tài)誤差系數等。裕度、諧振峰值、閉環(huán)帶寬、靜態(tài)誤差系數等。在實際應用中頻率法校正更加廣泛。在實際應

5、用中頻率法校正更加廣泛。6二階系統(tǒng)頻域指標與時域指標的關系二階系統(tǒng)頻域指標與時域指標的關系諧振峰值)707.0(12/12rM)707. 0(212nr諧振頻率帶寬頻率42244221nb截止頻率24241nc相角裕度24241 arctg超調量%100%21/e調節(jié)時間nst/5 . 3tgtsc/77一般要求系統(tǒng)的穩(wěn)定裕度在 45o左右 中頻區(qū)的斜率為-20dB/decMb)105(M0n1若輸入信號的帶寬：噪聲信號主要作用的頻帶為：而且使 處于 之外。n1b0n1M0b8用什么校正？用什么校正？校正裝置校正裝置為了改善系統(tǒng)性能，引入的附加裝置為了改善系統(tǒng)性能，引入的附加裝置叫作校正裝置，

6、也叫補償器；叫作校正裝置，也叫補償器；校正裝置可以是電氣的、機械的、氣動的、液壓的校正裝置可以是電氣的、機械的、氣動的、液壓的或其他形式的元件組成；或其他形式的元件組成；電氣的校正裝置分為有源的和無源的兩種，應用無電氣的校正裝置分為有源的和無源的兩種，應用無源的校正裝置時，要考慮負載效應。源的校正裝置時，要考慮負載效應。為什么校正？為什么校正？閉環(huán)系統(tǒng)有自動控制功能，在一定范圍內可以通閉環(huán)系統(tǒng)有自動控制功能，在一定范圍內可以通過調節(jié)增益改變系統(tǒng)性能，但有時不能滿足要過調節(jié)增益改變系統(tǒng)性能，但有時不能滿足要求。求。9校正方式？校正方式？串聯校正、反饋校正、前饋校正、復合校正串聯校正、反饋校正、前

7、饋校正、復合校正串聯校正與反饋校正串聯校正與反饋校正串聯校正被控對象反饋校正前置放大、功率放大)(sR)(sN)(sC10前饋校正被控對象反饋校正前置放大、功率放大)(sNG1(s)G2(s)Gn(s)G1(s)G2(s)Gr(s)前饋校正前饋校正復合校正復合校正)(sR)(sC)(sC)(sR)(sR)(sC11方案選擇方案選擇技術性能、經濟指標、可靠性等方面進行全面比較，技術性能、經濟指標、可靠性等方面進行全面比較，權衡利弊，得到方案。權衡利弊，得到方案。提出合適的性能指標，選擇測量元件、執(zhí)行元件、提出合適的性能指標，選擇測量元件、執(zhí)行元件、放大器等。放大器等。12系統(tǒng)開環(huán)頻率特性與系統(tǒng)性

8、能指標密切相關，普通系統(tǒng)開環(huán)頻率特性與系統(tǒng)性能指標密切相關，普通可以將校正問題歸納為三類：可以將校正問題歸納為三類：1 1、如果系統(tǒng)穩(wěn)定且有較滿意的暫態(tài)響應，但穩(wěn)態(tài)、如果系統(tǒng)穩(wěn)定且有較滿意的暫態(tài)響應，但穩(wěn)態(tài) 誤差太大，這就必須增加低頻段的增益來減小誤差太大，這就必須增加低頻段的增益來減小 穩(wěn)態(tài)誤差，同時保持中、高頻特性不變；穩(wěn)態(tài)誤差，同時保持中、高頻特性不變；2 2、如系統(tǒng)穩(wěn)定且有較滿意的誤差，但其動態(tài)性能、如系統(tǒng)穩(wěn)定且有較滿意的誤差，但其動態(tài)性能 較差，則應改變系統(tǒng)的中頻段和高頻段，以改較差，則應改變系統(tǒng)的中頻段和高頻段，以改 變系統(tǒng)的截止頻率和相角裕度；變系統(tǒng)的截止頻率和相角裕度；3 3、

9、如果一個系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)和動態(tài)性能均不能令人滿、如果一個系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)和動態(tài)性能均不能令人滿 意，就必須增加低頻增益，并改變中頻段和高意，就必須增加低頻增益，并改變中頻段和高 頻段。頻段。13基本控制規(guī)律基本控制規(guī)律（1比例P控制)1 (sKp)(sM)(sC)(sR)(sE（2比例-微分PD控制pK)(tm)(tc)(tr)(tedttdeKteKtmpp)()()()()(teKtmp14（3積分I控制tideKtm0)()(sKi/)(sM)(sC)(sR)(sE（4比例-積分PI控制)(1)()()()(00tiptippdeTteKdeTKteKtm)11 (sTKip)(sM)(sC)(sR

10、)(sE15例1 設比例-積分控制系統(tǒng)，其不變部分傳遞函數為 ) 1()(00TssKsG分析PI控制對系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)性能的改善。解：) 1() 1()()()(200TssTsTKKsGsGsGiipc21/)(sRsR沒有PI控制或比例控制，系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差為 01/ KR采用PI控制，穩(wěn)態(tài)誤差為零而且可以調整積分時間常數 ，使得系統(tǒng)閉環(huán)穩(wěn)定。iT16（5比例-積分-微分PID控制)()11 ()()()(1)()()()()(00sEssTKsMdttdedeTteKdttdeKdeTKteKtmiptipptipp)(sM)(sC)11 (ssTKip)(sR)(sE17iiiiipciiiip

11、ipcTTTTsssTKsGTssTsTTKssTKsEsMsG41121,41121) 1)(1()(1/41)11 ()()()(21212186-2 常用校正裝置及其特性常用校正裝置及其特性1. 無源校正網絡無源校正網絡無源超前網絡無源超前網絡1R2RC2U1U1,1111) 1()1/()(221212121211212122RRRaCRRRRTTsaTsaCsRRRRCsRRRRCSRRRsGcT/1aT/111)(TsaTssaGc進一步可研究對數頻率特性19超前網絡 bode圖22221) 1()(1)(log201)(log20)(log20)(aTTaarctgarctgTa

12、rctgaTTaTjaGLccc11arcsin21,1,0)(aaaaarctgaTddmmc)(LdecdB /20alog20alog20aT/1m)(T/1majaGLmmclog20)(log20)(111111log(loglog)log,21maTTTaTa求兩端交接頻率的中點即幾何中心）：20超前網絡的作用超前網絡的作用 ,L02040108 .2314221122100100040402040432021超前校正裝置對系統(tǒng)性能有如下影響：超前校正裝置對系統(tǒng)性能有如下影響：1 1、減少了開環(huán)頻率特性在幅值穿越頻率上的、減少了開環(huán)頻率特性在幅值穿越頻率上的負斜率，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定

13、性；負斜率，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性；2 2、減小了階躍響應的超調量；、減小了階躍響應的超調量；3 3、增加了開環(huán)頻率特性在幅值穿越頻率附近、增加了開環(huán)頻率特性在幅值穿越頻率附近的正相角和相角裕度；的正相角和相角裕度；4 4、提高了系統(tǒng)的頻帶寬度；、提高了系統(tǒng)的頻帶寬度；5 5、不影響系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能；、不影響系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能；上述內容可以歸納為：兩少，兩高，一不變。上述內容可以歸納為：兩少，兩高，一不變。22總結：總結：1)1)超前校正原理：超前校正原理： 利用超前網絡的相角超前特性，使系統(tǒng)的截止頻率和相角利用超前網絡的相角超前特性，使系統(tǒng)的截止頻率和相角 裕度滿足性能指標的要求，從而改善閉環(huán)系統(tǒng)的動

14、態(tài)性能裕度滿足性能指標的要求，從而改善閉環(huán)系統(tǒng)的動態(tài)性能2 2適用對象：適用對象： 超前校正主要應用于原系統(tǒng)穩(wěn)定，穩(wěn)態(tài)性能已滿足要求而超前校正主要應用于原系統(tǒng)穩(wěn)定，穩(wěn)態(tài)性能已滿足要求而 動態(tài)性能較差的系統(tǒng)。動態(tài)性能較差的系統(tǒng)。3 3缺陷：降低了系統(tǒng)的抗擾性能。缺陷：降低了系統(tǒng)的抗擾性能。 23無源滯后校正無源滯后校正1R2RC2U1U1,)(111)(1)1(1)(21221212212RRRbCRRTTsbTsCsRRCsRCSRRCSRsGc)(LdecdB /20blog20blog20)(T/1mbT/1mbTm1bbm11arcsin無源滯后網絡對低頻信號不產生衰減，對高頻噪聲信號有

15、削弱作用，b值越小，通過滯后網絡的噪聲電平就越低。24滯后網絡用于串聯校正的主要作用：滯后網絡用于串聯校正的主要作用：利用網絡的高頻衰減特性，降低系統(tǒng)的開環(huán)利用網絡的高頻衰減特性，降低系統(tǒng)的開環(huán)截止頻率，來換取較大的相角裕度。為此，截止頻率，來換取較大的相角裕度。為此，要避免因滯后網絡帶來的最大滯后角發(fā)生在要避免因滯后網絡帶來的最大滯后角發(fā)生在擬校正的系統(tǒng)新的開環(huán)截止頻率擬校正的系統(tǒng)新的開環(huán)截止頻率 附近。附近。 c10/1 2cbT25 )(cccarctgTbTarctg2 )(1)1()(cccTbTbtg 210,10/1ccTbbT1/100/10) 1(/1001/10) 1()/

16、10(1/10) 1()(2 bbbbbbbbbbbtgc1)1(1 .0)( bbarctgc261.021122 ,L43c 24.025252040204040110100滯后網絡的作用滯后網絡的作用27滯后校正分析：利用滯后網絡對系統(tǒng)進行校正對其性能有如下影響：1、利用滯后網絡來改變幅值曲線低頻段的值，使幅值穿越頻率減小，而在穿越頻率附近保持相頻特性不變；2、滯后網絡對低頻信號具有較強的放大能力，從而可以降低系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差；3、在穿越頻率處系統(tǒng)-20dB/dec過0dB線，諧振峰值變小，穩(wěn)定性變好；4、穿越頻率減小，系統(tǒng)頻帶寬度減小，系統(tǒng)上升時間加長。28適用對象：（1原系統(tǒng)動態(tài)性能已

17、滿足要求,而穩(wěn)態(tài)性能較差（2對系統(tǒng)快速性要求不高，而抗干擾性能要求較高 的系統(tǒng)；缺陷：降低了系統(tǒng)的快速性 29超前校正可以滿足將系統(tǒng)的上升時間和超調減少，但加大了系統(tǒng)的頻帶寬，使系統(tǒng)變得敏感，容易受噪聲影響；相位滯后校正能減少系統(tǒng)的超調量提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，但頻帶變窄，響應速度變慢；兼顧上述兩種方法的優(yōu)點，可以產生滯后超前校正網絡。30無源滯后無源滯后-超前網絡超前網絡2U1U1C1R2R2C網絡傳遞函數2122112,1)() 1)(1()(CRTCRTCRTsTTTsTTsTsTsGabbaabbababacabbababacTTTTTTTTTsTsTsTsTsG212121,) 1)(1(

18、) 1)(1()(,) 1() 1() 1() 1()(,1,21211saTsTsaTsTsGaTTaTTaTTTTTTbbaacbabaa31,) 1() 1(saTsTbb) 1() 1(saTsTaa1a由于網絡的超前部分：網絡的滯后部分：)(decdB /20alog20decdB /20)(Labaa/ba32 校正后系統(tǒng)的單位階躍響應曲線對比33有源校正有源校正有源校正裝置：無源網絡與運算放大器有源校正裝置：無源網絡與運算放大器 測速發(fā)電機與無源網絡測速發(fā)電機與無源網絡PID控制器控制器PID調節(jié)器）調節(jié)器） 氣動式氣動式PID調節(jié)器、電子式調節(jié)器、電子式PID調節(jié)器調節(jié)器 34

19、6-3 串聯校正串聯校正頻率響應法的校正裝置設計方法：頻率響應法的校正裝置設計方法：（1試探法分析法）試探法分析法）用分析法設計校正裝置比較直觀，在物理上易用分析法設計校正裝置比較直觀，在物理上易于實現，但要求設計者有一定的工程設計經驗，于實現，但要求設計者有一定的工程設計經驗，設計過程帶有試探性。目前工程技術界多采用設計過程帶有試探性。目前工程技術界多采用分析法進行系統(tǒng)設計。分析法進行系統(tǒng)設計。 （2綜合法期望特征法）綜合法期望特征法） 這種設計方法從閉環(huán)系統(tǒng)與開環(huán)系統(tǒng)特性密切這種設計方法從閉環(huán)系統(tǒng)與開環(huán)系統(tǒng)特性密切相關這一概念出發(fā)，根據規(guī)定的性能指標要求相關這一概念出發(fā)，根據規(guī)定的性能指標

20、要求確定系統(tǒng)期望的開環(huán)特性形狀，然后與系統(tǒng)原確定系統(tǒng)期望的開環(huán)特性形狀，然后與系統(tǒng)原有開環(huán)特性相比較，從而確定校正方式、校正有開環(huán)特性相比較，從而確定校正方式、校正裝置的形式和參數。裝置的形式和參數。上述方法的設計過程主要適合于最小相位系統(tǒng)。上述方法的設計過程主要適合于最小相位系統(tǒng)。35校正后系統(tǒng)開環(huán)幅頻特性的一般形狀：校正后系統(tǒng)開環(huán)幅頻特性的一般形狀：（1低頻段增益充分大，保證穩(wěn)態(tài)誤差的要求；低頻段增益充分大，保證穩(wěn)態(tài)誤差的要求；（2） 中頻段幅頻特性斜率為中頻段幅頻特性斜率為 -20dB/dec ，而，而且有足夠的頻帶寬度，保證適當的相角裕度；且有足夠的頻帶寬度，保證適當的相角裕度；（3高

21、頻段增益盡快減小，盡可能地削弱噪聲高頻段增益盡快減小，盡可能地削弱噪聲的影響。的影響。361. 串聯超前校正串聯超前校正采用無源超前網絡或采用無源超前網絡或PD調節(jié)器的原理進行調節(jié)器的原理進行串聯超前校正。串聯超前校正。對于無源超前校正主要確定兩端的交接頻率。對于無源超前校正主要確定兩端的交接頻率。37由圖可見，校正作用的主要特點是提供正的相移，故稱串聯超前校正串聯超前校正串聯超前校正38aTm111sin1aam超前角的最大值為這一最大值發(fā)生在對數頻率特性曲線的幾何中心處，對應的角頻率為111)(aTsaTssGc串聯超前校正串聯超前校正39串聯超前網絡設計步驟：串聯超前網絡設計步驟：（1根

22、據穩(wěn)態(tài)要求，確定開環(huán)增益；根據穩(wěn)態(tài)要求，確定開環(huán)增益；（2由已知的開環(huán)增益，計算未校正系統(tǒng)的相角裕度；由已知的開環(huán)增益，計算未校正系統(tǒng)的相角裕度；（3根據設計截止頻率根據設計截止頻率 要求，計算超前網絡的要求，計算超前網絡的 和和（4驗證校正后系統(tǒng)的相角裕度驗證校正后系統(tǒng)的相角裕度（5調節(jié)放大倍數或串聯附加放大倍數為調節(jié)放大倍數或串聯附加放大倍數為 的放大器，的放大器，補償無源超前網絡的衰減。補償無源超前網絡的衰減。 cTaa )( cm40例1 設單位反饋系統(tǒng)，被控對象傳遞函數) 1()(ssKsG要求在單位斜坡信號作用下，輸出穩(wěn)態(tài)誤差：開環(huán)系統(tǒng)截止頻率：相角裕度：幅值裕度：試設計串聯無源超

23、前網絡。1 . 0ssesec)/(4 . 4 radco45 )(10)( dBdBh解：10,1 . 011KKKevss41未校正系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數1log20log2010log20)() 1(10)(,) 1(10)(2LjjjGsssG)/(16. 310110,)(010log2022sraddBcccoooarctg6 .1716. 390180計算超前校正裝置參數)(L1 . 011001020404 . 4 c)(6)( dBLc42oooarctg8 .124 . 490180oooooom2 .422 .37)105(8 .12456 . 436. 064. 140sin

24、140sin1,40oooma)(106. 06 . 44 . 411,1 saTaTmmc106. 0,486. 0106. 06 . 4TaT1106. 01486. 0)(sssGc放大器增益再提高4.6倍，抵消校正網絡的衰減。43校正后的系統(tǒng)傳遞函數) 1106. 0)(1() 1486. 0(10)()(sssssGsGcooooarctgarctgarctg457 .522 .19294.2444 . 4106. 04 . 4486. 04 . 490180 )(L1 . 01100102040442.串聯滯后校正串聯滯后校正運用滯后校正網絡或運用滯后校正網絡或PI控制器進行串聯校

25、控制器進行串聯校正是利用滯后網絡正是利用滯后網絡PI控制器的高頻幅控制器的高頻幅值衰減特性，通過降低校正后系統(tǒng)的截止值衰減特性，通過降低校正后系統(tǒng)的截止頻率，來獲得系統(tǒng)較大的相角裕度。頻率，來獲得系統(tǒng)較大的相角裕度。應用滯后校正的場合：應用滯后校正的場合：（1對系統(tǒng)響應速度要求不高，對噪聲對系統(tǒng)響應速度要求不高，對噪聲抑制要求較高的場合；抑制要求較高的場合；（2未校正系統(tǒng)動態(tài)性能已經具備，穩(wěn)未校正系統(tǒng)動態(tài)性能已經具備，穩(wěn)態(tài)精度不能滿足要求，保持動態(tài)性能不變。態(tài)精度不能滿足要求，保持動態(tài)性能不變。45設系統(tǒng)為單位反饋最小相位系統(tǒng)，滯后校正網絡設計步驟：（1根據穩(wěn)態(tài)誤差要求，確定開環(huán)增益K；（2利

26、用已確定的開環(huán)增益，繪制未校正系統(tǒng)的對數頻率特性 ，確定截止頻率 、相角裕度 和幅值裕度 ；（3選擇不同的 ，計算或查出不同的 ，在伯德圖上繪制 曲線；（4根據相角裕度 要求，選擇已校正系統(tǒng)的截止頻率 ；考慮滯后網絡相位影響后的相角裕度c)(dBh c)( c c)()( ccc46)146()( oocc（5確定滯后網絡參數b和T：20lg()0,1/(0.1 0.25)ccbLbT47) 12 . 0)(11 . 0(30)(jjjjG要求：)(301sKvo40)(10 dBh )/(3 . 2 sradc試設計串聯校正裝置。解：)(30)(lim10sKssGKsv) 12 . 0)(

27、11 . 0()(sssKsG482220lg()20lg3020lg20lg(0.1 )120lg(0.2 )1G j1/3 3303020lg0 ,11.5(/ )0.10.20.02ccrads2 .01 .090)(arctgarctgoooooccocoarctgarctg3 .389 .734 .54902 . 01 . 090)(180未校正系統(tǒng)不穩(wěn)定，截止頻率遠大于要求值，通過串聯單個超前校正環(huán)節(jié)不可能產生如此大的相位超前角，一種方案用兩級串聯校正裝置；另一種方案采用滯后校正。49 2 .01 .090)(ccocarctgarctgooccc46640)()(0 2.5(/

28、)(2.5)45(2.5)20log3020lg 2.522()coradsLdB20lg(2.5)0lg1.10.08bLbb )( co45)(L1 . 0110010204001. 060402050)(505 .21 .008.01,1 .01 sTbTcssTsbTssGc5014111)(校驗：ocarctgarctgb3 . 55 . 2505 . 24)5 . 2(08. 0ooccocarctgarctg443 . 52 . 01 . 090)( )(10)7 .6()7 .6(log20)/(7 .61805042 .01 .090)(dBjGjGsradarctgarct

29、garctgarctgcgoo51若校驗結果還不能完全滿足設計要求，需要進一步調整截止頻率或附加的遲后環(huán)節(jié)相位補償量)( c串聯超前校正和串聯滯后校正的比較：（1超前校正：利用相位超前特性 滯后校正：利用高頻段幅值衰減特性（2超前校正：要附加放大倍數 滯后校正：不需要附加放大倍數（3超前校正：截止頻率提高，帶寬大于滯后校正，改善系統(tǒng)動態(tài)特性 滯后校正：降低截止頻率，使得系統(tǒng)響應變慢523.串聯滯后串聯滯后-超前校正超前校正當未校正系統(tǒng)不穩(wěn)定，系統(tǒng)指標既要考慮穩(wěn)態(tài)性能和動當未校正系統(tǒng)不穩(wěn)定，系統(tǒng)指標既要考慮穩(wěn)態(tài)性能和動態(tài)性能指標響應速度、相位裕度時，僅用一種校正態(tài)性能指標響應速度、相位裕度時，僅

30、用一種校正方式難以實現，這時可考慮串聯滯后方式難以實現，這時可考慮串聯滯后-超前校正裝置。超前校正裝置。串聯遲后串聯遲后-超前校正設計步驟：超前校正設計步驟：（1根據穩(wěn)態(tài)性能確定開環(huán)增益根據穩(wěn)態(tài)性能確定開環(huán)增益K；（2繪制未校正系統(tǒng)的對數幅頻特性，求未校正系統(tǒng)的繪制未校正系統(tǒng)的對數幅頻特性，求未校正系統(tǒng)的截止頻率、相角裕度、幅值裕度截止頻率、相角裕度、幅值裕度（3確定超前網絡的交接頻率確定超前網絡的交接頻率 ：在未校正系統(tǒng)對：在未校正系統(tǒng)對數幅頻特性上選擇數幅頻特性上選擇 -20dB/dec 變?yōu)樽優(yōu)?-40dB/dec的交的交接頻率作為接頻率作為bb53（4由響應速度選擇截止頻率 和校正網絡

31、衰減因子 c20 lg()20 lg0cbcaLT1 /,()20 lgbbcbcTLT（5根據相角裕度要求，估算校正網絡遲后部分的交接頻率（6校驗a由未校正系統(tǒng)對數幅頻特性的-20dB/dec的延長線在 處的值確定。c c54設計舉例：設未校正隨動系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數為) 121)(161()(0sssKsGv設計校正裝置，使系統(tǒng)性能滿足以下要求：（1最大指令速度180o)/s ，位置誤差不超過1o（2相角裕度為（3幅值裕度不低于10dB（4調節(jié)時間不超過3s)oo345 55解：)(180,1/18011sKKsvovo作未校正系統(tǒng)對數幅頻特性)/(9 .12)26180(,026180log

32、203/13sradcc678.0H)(L1 . 0110010204001. 0604020)5 .3(L2/5 .3log20log20aH56ooooccocoarctgarctg56816590216190)(180采用滯后超前校正，考察未校正的對數幅頻曲線可知：decdBb/20,2,2)/(2 . 3305. 3,05. 3) 1( 5 . 2) 1( 5 . 12,2sin145,)( 3 2 sradKtMMKMstccsrrros 57校正后系統(tǒng)的截止頻率：)/( 5 . 3,62 . 3 sradcc02.0/1,9 .5103 .34log202/5 .3log20)5

33、.3(log20aaaLa)102/1)(/511 ()2/1)(/1 ()(jjjjjGaac,) 1() 1() 1() 1()(saTsTsaTsTsGbbaac校正后系統(tǒng))102/1)(/511 ()2/1)(/1 ()6/1)(2/1 (180)()(jjjjjjjjGjGaac58)102/1)(/511 ()/1 ()6/1 (180)()(jjjjjjGjGaacaaocaccoacoarctgarctgarctgarctgarctgarctg5 .1785 . 37 .57100516190180 oabaarctgsrad905 .178,)/(2)/(78. 03 .77

34、5 . 3,905 . 37 .5745 sradarctgarctgaoaoaoo59中頻帶寬22. 5678. 0H)01. 01)(641 ()28. 11 ()167. 01 (180)()(sssssjGsGc)01. 01)(641 ()5 . 01)(28. 11 ()(sssssGc)(L1 . 0110010204001. 0604020)5 .3(L2/5 .3log20log20aH604.串聯綜合校正法串聯綜合校正法（1串聯綜合校正法將性能指標轉化為期望開環(huán)對數幅串聯綜合校正法將性能指標轉化為期望開環(huán)對數幅頻特性；頻特性；（2將期望對數幅頻特性與未校正系統(tǒng)的開環(huán)對數幅頻

35、將期望對數幅頻特性與未校正系統(tǒng)的開環(huán)對數幅頻特性比較；特性比較；（3確定校正裝置的結構與參數確定校正裝置的結構與參數設校正后系統(tǒng)的開環(huán)頻率特性為)()()(0jGjGjGc根據性能指標要求，可確定參數規(guī)范化的開環(huán)幅頻特性0020lg()20lg()20lg()20lg()20lg()20lg()ccG jGjGjGjG jGj61典型的期望對數幅頻特性獲?。海?由系統(tǒng)型號、穩(wěn)態(tài)誤差要求，確定無差度積分個數和增益 K，繪制低頻段幅頻特性。（2由系統(tǒng)響應速度、阻尼程度要求，經過 繪制期望幅頻特性的中頻段，中頻段斜率 -20dB/dec 。（3繪制低頻、中頻段銜接頻段，一般斜率擬取與前后頻段相差 -20dB/dec .（4根據幅值裕度 h(