滞后校正滞后-超前校正.ppt

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1、1第六章线性系统的校正方法6-1系统校正的设计基础6-2常用的校正装置及其特性2n扰动执行机构被控对象测量装置-r给定值e偏差被控量c测量信号原理方框图3为改善系统的动态性能和稳态性能，常在系统中附加一些其参数可以根据需要而改变的机构或装置，使系统整个特性发生变化，从而满足给定的各项性能指标，这就是系统校正。按校正装置在系统中的连接方式不同，系统校正分为串联校正、反馈校正、前馈校正和复合校正。根据校正装置的特性，可分为超前校正、滞后校正、滞后-超前校正。校正的实质表现为修改描述系统运动规律的数学模型。设计方法：时域法、频率法。4§6-1系

2、统校正的设计基础一、系统的性能指标1.时域性能指标（1）稳态指标：静态位置误差系数Kp静态速度误差系数Kv静态加速度误差系数Ka稳态误差ess（2）动态指标：上升时间tr峰值时间tp调整时间ts最大超调量σ%振荡次数N52.频域性能指标(1)开环频域指标开环截止频率ωc(rad/s)；相角裕量γ(°)；幅值裕量h。(2)闭环频域指标谐振频率ωr；谐振峰值Mr;带宽频率ωb与闭环带宽0~ωb:一般规定L(ω)由20lgA(0)下降到－3dB时的频率，亦即A(ω)由A(0)下降到0.707A(0)时的频率叫作系统的带宽频率。频率由0~ωb的范

3、围称为系统的闭环带宽。6二、频率法校正7低频段L(ω)在第一个转折频率以前的频段。频率特性完全由积分环节和开环放大倍数决定。低频段对数幅频特性:低频段的斜率愈小，位置愈高，对应系统积分环节的数目ν愈多、开环放大倍数K愈大。则在闭环系统稳定的条件下，其稳态误差愈小，动态响应的跟踪精度愈高。8中频段L(ω)在开环截止频率ωc（0分贝附近）的区段。频率特性反映闭环系统动态响应的平稳性和快速性。时域响应的动态特性主要取决于中频段的形状。反映中频段形状的三个参数为：开环截止频率ωc、中频段的斜率、中频段的宽度。为了使系统稳定，且有足够的稳定裕度，一

4、般希望：中频段开环对数幅频特性斜率为-20dB/dec的线段，ωc较大，且有足够的宽度；9高频段的幅值，直接反映系统对高频干扰信号的抑制能力。高频部分的幅值愈低，系统的抗干扰能力愈强。高频段L(ω)在中频段以后的频段。高频段的形状主要影响时域响应的起始段。在分析时，将高频段做近似处理，即把多个小惯性环节等效为一个小惯性环节去代替，等效小惯性环节的时间常数等于被代替的多个小惯性环节的时间常数之和。10总结为了使系统满足一定的稳态和动态要求，对开环对数幅频特性的形状有如下要求：1）低频段要有一定的高度和斜率；2）中频段的斜率最好为–20dB/

5、dec，且有足够的宽度；3）高频段采用迅速衰减的特性，抑制不必要的高频干扰。111.串联校正校正装置串联在系统的前向通道中，一般接在测量点之后放大器之前，如图a所示。三、校正方式Gc(s)：校正装置。可以设计成超前、滞后、滞后-超前的形式。可以用无源校正装置或有源校正装置。122.反馈校正（又称“并联校正”）校正装置串联在系统的前向通道与某个环节组成的局部反馈回路之中，如图b所示。可以削弱系统非线性特性的影响，提高响应速度，降低对参数变化的敏感性及抑制噪声的影响。3.前馈校正前馈校正又称为顺馈校正，是在系统反馈回路之外采用的校正方式之一，

6、包括对输入信号进行补偿（如图c所示）和对干扰信号进行补偿两种形式。134.复合校正在反馈控制回路中加入前馈校正通路，分为按输入补偿和按干扰补偿两种形式。14§6-2校正装置及其特性一、超前校正装置1、超前校正装置传递函数★15超前校正网络串入一个放大倍数Kc=a的放大器后，传递函数变为：2、超前校正的零、极点分布163、超前校正装置的频率特性相频曲线具有正相角，即网络在正弦信号作用下的稳态输出在相位上超前于输入，故称为超前校正网络。17ωm:ωm最大超前相角：发生在处，将ωm带入。是ω1＝1/aT和ω2＝1/T的几何中心，也是最大超前角发

7、生处。ωm实际选用的a≤20，单级超前网络最大正相角18ωm20lga10lga（也可以利用斜率的定义来求）是确定超前网络参数的主要依据。对数幅频特性超前校正装置实质是一个高通滤波器。194、超前校正装置的特点具有正相位和正幅值斜率，主要针对系统中频段进行校正。作用：利用相位超前的特性来改善系统性能。正幅值斜率改善了中频段的斜率，增大了ωc↑，提高了快速性（ts＝kπ/ωc↓）；正相移增大了稳定裕量γ，改善了平稳性（Mr=1/sinγ，σ％＝0.16+0.4(Mr－1)↓）。缺点：会使校正后系统的频带变宽，瞬态响应速度变快，抗高频干扰能力

8、下降；改善稳态精度作用不大（增益系数↓a倍）。使用场合：适用于稳态性能已满足要求，而动态性能有待改善的场合。20二、滞后校正装置1、滞后校正装置传递函数212、滞后校正的零、极点分布3、滞后校