機(jī)械控制工程第五章1相位超前與相位滯后校正

1、第5章校正與控制器設(shè)計(jì)5.1 概 述一.問題的提出如果一個(gè)系統(tǒng)不穩(wěn)定或穩(wěn)準(zhǔn)快指標(biāo)不滿意怎么辦？ 在原系統(tǒng)中增加新的環(huán)節(jié)，以改善系統(tǒng)的 結(jié)構(gòu)和參數(shù)校正實(shí)質(zhì)：增加新的環(huán)節(jié)，改變系統(tǒng)極點(diǎn)位置改善系統(tǒng)的頻率特性。例： 左圖：系統(tǒng)不穩(wěn)定。KK穩(wěn)態(tài)誤差增大； 增加新的環(huán)節(jié)，頻率特性由； 右圖：系統(tǒng)穩(wěn)定，較小，參加新環(huán)節(jié)， 增大相位裕 度. 如系統(tǒng)。 1串聯(lián)校正與設(shè)計(jì) 校正前：校正后：二.校正的分類2相位超前校正 一思路Kcb提高系統(tǒng)的快速性; 降低穩(wěn)定性。目標(biāo)：使剪切頻率c附近及以后頻率 范圍內(nèi)的相位提前 (負(fù)得更少)，使ggc.二. Gc(s)的構(gòu)成及特性(1)電路及傳遞函數(shù)3網(wǎng)絡(luò)Gc (s)：比例，一

2、階微分，一階慣性環(huán)節(jié)串聯(lián)。 低頻段：s 很小，TdsTs， 比例環(huán)節(jié)(1/)；中頻段：s 較小，Tds1，Gc (s)=1，不起作用 相位超前環(huán)節(jié)實(shí)質(zhì)上是一個(gè)直流增益為 1/1的PD調(diào)節(jié)器。 實(shí)際起超前作用的傳遞函數(shù)：42Gc (s)的Bode圖 (3)相位超前角 最大相位超前角m 最大相位超前角處的補(bǔ)償幅值 5m處于兩轉(zhuǎn)角頻率的中點(diǎn)三超前校正設(shè)計(jì)實(shí)例例：指標(biāo)：單位恒速輸入時(shí) 穩(wěn)態(tài)誤差ess； 相位裕度 50o； 增益裕度20lgKg10dB。 設(shè)計(jì)相位超前校正網(wǎng)絡(luò) 6 待校系統(tǒng)的頻率特性為2.求待校系統(tǒng)的相位裕度原系統(tǒng)G(j)的Bode圖，原剪切頻率：c， (計(jì)算值 rad/s)原相位裕度：

3、=20o, (計(jì)算值18o)1.由穩(wěn)態(tài)誤差求開環(huán)增益K73.應(yīng)當(dāng)增加的最大相位超前角m m=(50-18)+5=374.確定超前校正裝置系數(shù)5.確定補(bǔ)償幅值及m6.確定校正后系統(tǒng)的幅值穿越頻率 87.求Td 8.校正裝置的傳遞函數(shù) 9校正后系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖(圖kz669jza1, kz669jzd1) 10步驟：(1)求出網(wǎng)絡(luò)應(yīng)提供的超前量m，由m (2)求出增益為1的超前校正網(wǎng)絡(luò)在m點(diǎn)應(yīng)當(dāng)提供的 幅值上移量K1gdB； (3)由校正前系統(tǒng)求出m,Td115.2.2 滯后校正 一.滯后校正裝置的構(gòu)成及特性傳遞函數(shù): 特點(diǎn)：1幅值最大衰減量為-20lgdB，越小幅值衰減越厲害; (2)滯后校正的機(jī)理

4、：利用幅值衰減特性(不是相位滯后特性) 12二. 滯后校正裝置設(shè)計(jì)：確定 和Ti 例 單位反響系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)指標(biāo)：50，Kg10dB， esr。解：1.確定開環(huán)增益K /秒2.待校正開環(huán)系統(tǒng)的頻率特性13Go(s)的Bode圖穿越斜率為-40dB/dec， 0，Kg0dB。 要求：(1)低頻增益不變，保證穩(wěn)態(tài)精度指標(biāo)；(2)穿越斜率降為-20dB/dec，降低幅值穿越頻率，使cg，保證穩(wěn)定性裕量;當(dāng)K=1時(shí)，可滿足要求2，此時(shí)c，=1; 出路：低頻增益K=10,中頻增益K=1：滯后校正。 3. 校正網(wǎng)絡(luò)的轉(zhuǎn)折頻率 1/Tic，Ti=10 在c，=1處，應(yīng)當(dāng)提供-20dB的幅值衰減量20lg

5、= -20dB, =0.1, Ti=10/=100144.滯后網(wǎng)絡(luò)傳遞的函數(shù)5.校正后系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)Bode圖kz674jzd1 15滯后校正使系統(tǒng)快速性變差。補(bǔ)充：例的MATLAB程序設(shè)計(jì)liti501 小結(jié)：1校正：增加環(huán)節(jié)，改變頻率特性，兼顧各項(xiàng)指標(biāo)。2相位超前校正校正前后單位階躍響應(yīng)比較16使校正后系統(tǒng)的c增大，使g附近的相角超前，改善系統(tǒng)的快速性，增加系統(tǒng)的相位裕度，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。使中高頻段幅值衰減，校正后系統(tǒng)的c左移，保證穩(wěn)定性，犧牲快速性。 作業(yè)：復(fù)習(xí)P137P142，預(yù)習(xí)P143P156習(xí)題，17提綱 第5章校正與控制器設(shè)計(jì)5.1 概 述一.問題的提出二.校正的分類串聯(lián)校正與設(shè)計(jì) 相位超前校正 一思路二. Gc(s)的構(gòu)成及特性三超前校正設(shè)計(jì)實(shí)例1.由穩(wěn)態(tài)誤差求開環(huán)增益K2.求待校系統(tǒng)的相位裕度3.應(yīng)當(dāng)增加的最大相位超前角m4