線性系統(tǒng)的校正方法

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1、6系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與校正問(wèn)題校正裝置：就是在系統(tǒng)中加入一些參數(shù)可以根據(jù)需要而改變的機(jī)構(gòu)或裝置，使系統(tǒng)整個(gè)特性發(fā)生變化，從而滿足給定的各項(xiàng)性能指標(biāo)。ê?3?á?′ó±???212aá??a?t??2?·′à??a??é??μ測(cè)量元件被控對(duì)象局部反饋串聯(lián)校正主反饋輸入量輸出量反饋校正干擾量放大元件′ó執(zhí)行元件設(shè)計(jì)目的：是將構(gòu)成控制器的各元件（裝置）與被控對(duì)象組合起來(lái)，使之滿足給定的各項(xiàng)性能指標(biāo)要求，如不滿足，需要增加校正裝置－－－校正問(wèn)題1系統(tǒng)校正（補(bǔ)償）裝置的設(shè)計(jì)方法串聯(lián)補(bǔ)償和反饋補(bǔ)償分析法綜合法系統(tǒng)的固有特性設(shè)計(jì)一種補(bǔ)償裝置分析和經(jīng)驗(yàn)驗(yàn)證性能指標(biāo)選擇參數(shù)系統(tǒng)的固

2、有特性期望開(kāi)環(huán)系統(tǒng)特性系統(tǒng)的性能指標(biāo)確定補(bǔ)償裝置的結(jié)構(gòu)和參數(shù)原系統(tǒng)頻率特性+校正裝置頻率特性=希望頻率特性希望頻率特性原系統(tǒng)頻率特性=校正裝置頻率特性第六章線性系統(tǒng)校正2常用校正裝置及其特性系統(tǒng)的固有特性串聯(lián)校正裝置分析驗(yàn)證性能指標(biāo)選擇參數(shù)（1）無(wú)源超前網(wǎng)絡(luò)（2）無(wú)源滯后網(wǎng)絡(luò)（3）無(wú)源滯后—超前網(wǎng)絡(luò)1.無(wú)源校正網(wǎng)絡(luò)（裝置）3圖RC超前校正網(wǎng)絡(luò)假設(shè)該網(wǎng)絡(luò)輸入信號(hào)源的內(nèi)阻為零，輸出端的負(fù)載阻抗為無(wú)窮大，則超前校正網(wǎng)絡(luò)的傳遞函數(shù)為：（1）無(wú)源超前網(wǎng)絡(luò)分度系數(shù)時(shí)間常數(shù)4時(shí)間常數(shù)：分度系數(shù)：說(shuō)明：（1）采用無(wú)源超前網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行串聯(lián)校正時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)增益要下降a倍。需

3、要提高放大器增益加以校正帶有隔離放大器的無(wú)源超前校正網(wǎng)絡(luò)此時(shí)的傳遞函數(shù)：5（2）超前網(wǎng)絡(luò)的零、極點(diǎn)分布直接影響到系統(tǒng)性能由于a>1,故超前網(wǎng)絡(luò)的負(fù)實(shí)零點(diǎn)總是位于負(fù)實(shí)極點(diǎn)之右，兩者之間的距離由常數(shù)a決定?？芍淖僡和T的值(即電路參數(shù)R1、R2和C)的數(shù)值,超前網(wǎng)絡(luò)的零、極點(diǎn)可在s平面的負(fù)實(shí)軸任意移動(dòng)。6（3）Gc(s)的對(duì)數(shù)幅頻特性和相頻特性畫(huà)出對(duì)數(shù)頻率特性如圖6.13所示。顯然，超前網(wǎng)絡(luò)對(duì)頻率在內(nèi)，輸出信號(hào)相角比輸入信號(hào)相角超前，超前網(wǎng)絡(luò)名稱由此而得。之間的輸入信號(hào)有明顯的微分作用，在該頻率范圍710-210-11001010510152010-210-

4、1100101010203040506020dB/dec圖6.13超前校正網(wǎng)絡(luò)對(duì)數(shù)極坐標(biāo)圖8在最大超前角頻率處具有最大超前角正好處于頻率與的幾何中心的幾何中心為即幾何中心為最大超前角頻率：求導(dǎo)并令其為零920dB/dec10-210-11001010510152010-210-1100101010203040506010a不能取得太大(為了保證較高的信噪比),a一般不超過(guò)20,這種超前校正網(wǎng)絡(luò)的最大相角超前角一般不大于650,如果需要大于650的相位超前角，則需要兩個(gè)超前網(wǎng)絡(luò)相串聯(lián)來(lái)實(shí)現(xiàn)，并在所串聯(lián)的兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)之間加一隔離放大器，以消除它們之間的負(fù)載效應(yīng)。1

5、1圖RC滯后校正網(wǎng)絡(luò)假設(shè)網(wǎng)絡(luò)輸入信號(hào)源的內(nèi)阻為零，輸出端的負(fù)載阻抗為無(wú)窮大，則滯后校正網(wǎng)絡(luò)的傳遞函數(shù)為：（2）無(wú)源滯后網(wǎng)絡(luò)分度系數(shù)時(shí)間常數(shù)12滯后校正網(wǎng)絡(luò)Gc(s)的幅頻和相頻特性畫(huà)出對(duì)數(shù)頻率特性如下圖所示。顯然，滯后網(wǎng)絡(luò)對(duì)頻率在絡(luò)類似，最大滯后角發(fā)生在最大滯后頻率處，且該頻率正好之間有明顯的積分作用，在該頻率范圍。與超前網(wǎng)位于的幾何中心。13滯后校正網(wǎng)絡(luò)對(duì)數(shù)坐標(biāo)特性10-1100101102-20-15-10-5010-1100101102-60-50-40-30-20-100-20dB/dec14同超前網(wǎng)絡(luò)，滯后網(wǎng)絡(luò)在時(shí)，對(duì)信號(hào)沒(méi)有衰減作用時(shí)，對(duì)信號(hào)有

6、積分作用，呈滯后特性時(shí)，對(duì)信號(hào)幅值衰減作用為20lgb同超前網(wǎng)絡(luò)，最大滯后角，發(fā)生在的幾何中點(diǎn)，稱為最大滯后角頻率，計(jì)算公式為b越小，這種衰減作用越強(qiáng)。采用無(wú)源滯后網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行串聯(lián)校正時(shí)，主要利用其高頻幅值衰減的特性，以降低系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)截止頻率，提高系統(tǒng)的相角裕度。說(shuō)明：15（3）無(wú)源滯后—超前網(wǎng)絡(luò)令傳遞函數(shù)有兩個(gè)不相等的負(fù)實(shí)根，則Gc(s)可寫為式中設(shè)如果信號(hào)源的內(nèi)部阻抗為零，負(fù)載阻抗為無(wú)窮大，則如圖所示網(wǎng)絡(luò)的傳遞函數(shù)為滯后超前有16滯后-超前網(wǎng)絡(luò)特性超前部分滯后部分滯后-超前網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)：幅值衰減，相角超前1718滯后—超前校正網(wǎng)絡(luò)的作用說(shuō)明串聯(lián)超前網(wǎng)絡(luò)校正的作

7、用可以加快控制系統(tǒng)對(duì)輸入信號(hào)的反應(yīng)速度，提高系統(tǒng)的相對(duì)穩(wěn)定性，但對(duì)穩(wěn)態(tài)性能改善不大,且使系統(tǒng)抗干擾能力有所降低。串聯(lián)滯后網(wǎng)絡(luò)校正作用相反，它可以在基本上不太影響系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能的前提下，較大地提高系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)放大系數(shù)，從而使系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能有明顯的提高，缺點(diǎn)是系統(tǒng)頻寬降低（上升時(shí)間變慢、調(diào)節(jié)時(shí)間變長(zhǎng)），使系統(tǒng)對(duì)控制信號(hào)快速反應(yīng)速度減慢。串聯(lián)滯后—超前網(wǎng)絡(luò)校正兼有兩種校正的優(yōu)點(diǎn)。串聯(lián)滯后—超前網(wǎng)絡(luò)校正的主要設(shè)計(jì)仍然是針對(duì)穩(wěn)態(tài)精度和相角裕度。19Lc(?)0dB0o1/aT1/T超前校正網(wǎng)絡(luò)Gc(s)=1+aTs1+Tsa﹥1低頻段：1(0dB)轉(zhuǎn)折頻率：1aT1T斜

8、率：[+20][-20]?=0?=∞0o+90o0o-90o0o0