第8章 反馈控制技术(1)反馈控制系统概述与AGC电路原理new

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1、第八章无线电技术中的反馈控制电路8.1反馈控制系统的概念8.1.1反馈控制系统的组成、工作过程和特点8.1.2反馈控制系统的基本分析8.2自动增益控制(AGC)电路8.2.1电路的组成、工作原理和性能分析8.2.2放大器的增益控制——可控增益电路8.2.3AGC控制电压的产生——电平检测电路8.2.4AGC电路举例作业:8.18.4第一讲反馈控制概念与AGC电路反馈控制是现代系统工程中的一种重要技术手段。在系统受到扰动的情况下，通过反馈控制作用，可使系统的某个参数达到所需的精度，或按照一定的规律变化。根据控制对象参数不同，分

2、为以下三类：自动增益控制(AGC)电路自动频率控制(AFC)电路自动相位控制(APC)电路。内容提要8.1.1反馈控制系统的组成、工作过程和特点8.1反馈控制系统的概念反馈控制系统的方框图如图8.1所示。比较器将外加的参考信号r(t)和反馈信号f(t)进行比较，通常是取其差值信号e(t),作为控制信号；可控特性设备是在输入信号s(t)的作用下产生输出信号y(t)，其输出与输入特性的关系受误差信号e(t)的控制。反馈环节是将输出信号y(t)按一定的规律反馈到输入端，这个规律可以随着要求的不同而不同，它对整个环路的性能起着重要的

3、作用。图8.1.1反馈控制系统的方框图1.反馈控制系统的工作过程假定系统已处于稳定状态，这是输入信号为s0，输出信号y0，参考信号为r0，比较器输出的误差信号为e0。①参考信号r0保持不变，输出信号y发生了变化。y发生了变化的原因可以是输入信号s(t)发生了变化，也可以是可控特性设备本身的特性发生了变化。y的变化经过反馈环节将表现为反馈信号f的变化，使得输出信号y向趋近于y0的方向进一步变化。在反馈控制系统中，总是使输出信号y进一步变化的方向与原来的变化方向相反，也就是要减小y的变化量。y的变化减小将使得比较器输出的误差信号

4、减小。系统再次达到稳定时，误差信号e的变化很小，意味着输出信号y偏离稳态值y0也很小，从而达到稳定输出y0的目的。显然，整个调整过程是自动进行的。②参考信号r0发生了变化。这时即使输入信号s(t)和可控特性设备的特性没有变化，误差信号e也要发生变化。系统调整的结果使得误差信号e的变化很小，这只能是输出信号y与参考信号r同方向的变化，也就是输出信号将随着参考信号的变化而变化。总之，由于反馈控制作用，较大的参考信号变化和输出信号变化，只引起小的误差信号变化。欲得此结果，需满足如下两个条件：一是要反馈信号变化的方向与参考信号变化的

5、方向一致.因为比较器输出的误差信号e是参考信号r与反馈信号f之差，即e=r-f，所以，只有反馈信号与参考信号变化方向一致，才能抵消参考信号的变化，从而减小误差信号的变化。二是从误差信号到反馈信号的整个通路（含可控特性设备、反馈环节和比较器）的增益（开环增益）要高。整个通路的增益愈高，同样的误差信号变化所引起的反馈信号变化就愈大。对于相同的参考信号与反馈信号之间的起始偏差，在系统重新达到稳定后，通路增益高，误差信号变化就小，整个系统调整的质量就高。2.反馈控制系统的特点①误差检测。控制信号产生和误差信号校正全部都是自动完成的。

6、②系统是根据误差信号的变化而进行调整的，而不管误差信号是由哪种原因产生的。③系统的合理设计能够减小误差信号的变化，但不可能完全消除。这是因为始终要有一个控制信号，也就需要有误差信号，只是希望误差信号越小越好。8.1.2反馈控制系统的基本分析1.反馈控制系统的传递函数及数学模型分析反馈控制系统就是要找到参考信号与输出信号（又称被控信号）的关系，也就是要找到反馈控制系统的传输特性。和其他系统一样，反馈控制系统也可以分为线性系统与非线性系统。这里着重分析线性系统。若参考信号r(t)的拉氏变换为R(s)，输出信号y(t)的拉氏变换为

7、Y(s)，则反馈控制系统的传输特性表示为：8.1.1称T(s)为反馈控制系统的闭环传输函数。下面来推导闭环传输函数T(s)的表示式，并利用它分析反馈控制系统的特性。为此需先找出反馈控制系统各部件的传递函数及数学模型。⑴比较器比较器的典型特性如图8.2所示，其输出的误差信号e通常与参考信号r和反馈信号f的差值成比例，即e=Acp(r-f)8.1.2这里Acp是一个比例常数，它的量纲应满足不同系统能够的要求。图8.1.2比较器的典型特性AGC系统中，r是参考信号电平值,f是反馈信号电平值，所以Acp是一个无量纲的常数；AFC系统

8、中，r是参考信号的频率值，f是反馈信号频率值，e是反映这两个频率差的电平值，所以Acp量纲是V/Hz。图8.1.2比较器的典型特性APC系统中，r是参考信号的相位值，f是反馈信号信号的相位值，e是电平值，所以Acp量纲是V/弧度。误差信号e的量纲：e=Acp(r-f)e=Acp(r-f)将