1、自动控制原理 第7章 线性系统的设计方法,1系统校正 ?,为了获得更好的系统性能，而对系统的参数与结构进行必要的校调。,回顾： 系统校正的概念与校正装置,2校正装置 ?,无源校正装置，有源校正装置；相位超前校正装置，相位滞后校正装置，相位滞后超前校正装置,回顾： 系统校正的概念与校正装置,按校正装置在系统中的连接方式：串联校正 、并联校正、前馈校正、复合校正,比如串联校正：,3校正方式？,回顾： 系统校正的概念与校正装置,根据校正装置的相位特征而分为：,3校正方式？,回顾： 系统校正的概念与校正装置,相位超前校正、相位滞后校正、相位滞后超前校正,第7章 线性系统的设计方法 7.3 基于伯德图的
2、系统校正 7.3.1 相位超前校正 7.3.2 相位滞后校正 7.3.3 滞后-超前校正 7.3.4 超前、滞后、滞后-超前校正的比较,7.3 基于伯德图的系统校正 为什么选择基于伯德图的方法？,1、幅频特性相乘关系转化为相加关系 2、设计过程得到简化。,7.3 基于伯德图的系统校正 如何校正？ 1 相位超前校正 2 相位滞后校正 3 滞后-超前校正,相位超前校正 校正原理？ 校正方法？ 校正利弊？（通过实例分析来总结）,7.3 基于伯德图的相位超前校正,相位超前校正原理,7.3 基于伯德图的相位超前校正,相位超前校正装置及其传递函数,Bode图,频率特性的主要特点是：,相频特性为正值； 存在
3、最大相位超前量jm； w=wm处，获得jm；,7.3 基于伯德图的相位超前校正,Gc为校正装置，G为对象,基于伯德图的相位超前校正方法,利用频率响应法设计超前校正装置的步骤如下：, 求出满足稳态性能指标的开环增益K值；, 根据求出的K值，画出校正前的Bode图，确定此时的幅值穿越频率wc1和相位裕量g1；,7.3 基于伯德图的相位超前校正,相位超前校正装置提供的最大相位超前量,g0 为系统期望的相角裕量 g1 未校正系统的相角裕量,一般预留抵消滞后量为510, 根据 ，由jm求出a值,7.3 基于伯德图的相位超前校正,相位超前装置在wm处的幅值,所以wc2应选在未校正系统的L(w) =10lg
4、a处。, 当wc2wm时，由,在系统中把原放大器增益增大a倍，或插入一个增益为a的 放大器。,画出校正后的Bode图，确定此时的幅值穿越频率wc2和相位裕量g2，校验系统的性能指标。一定要校验，不满足做。,7.3 基于伯德图的相位超前校正,例：已知一单位反馈系统的开环传递函数为试设计一个相位超前校正装置满足: 相位裕量大于45； 对单位速度函数输入，输出的稳态误差小于或等于 0.01rad。,7.3 基于伯德图的相位超前校正,解： 对型系统ess=R/Kv，现R=1,要求 即, 画出Kg=1时未校正系统Bode图，确定此时的wc1和g。,7.3 基于伯德图的相位超前校正,7.3 基于伯德图的相
5、位超前校正,若按折线计算,7.3 基于伯德图的相位超前校正, 求出需要相位超前网络提供的最大相位超前量jm。,这里考虑原系统相频特性在wc1附近较平坦，所以只加5。, 由,决定校正系统的幅值穿越频率wc2。为了最大限度利用相位 超前网络的相位超前量，wc2应与wm相重合。即wc2应选在未校正系统的L(w) =10lga处。,7.3 基于伯德图的相位超前校正,在系统中把原放大器增益增大2.2倍，或插入一个增益为2.2 的放大器。, 画出校正后的Bode图，确定此时的幅值穿越频率wc2和相位裕量g2，校验系统的性能指标。, 当wc2wm时，由,7.3 基于伯德图的相位超前校正,7.3 基于伯德图的
6、相位超前校正,7.3 基于伯德图的相位超前校正,相位超前校正对系统的影响和限制,有利改善：, 改善了系统的相对稳定性； 改善了系统的快速性；不影响准确性。,7.2 基于伯德图的相位超前校正,不利因素：,高频衰减相对减弱，易引入高频谐波干扰,工程简易方法：,7.2 基于伯德图的相位超前校正（工程应用补充知识）,一阶微分消弱大惯性环节的影响,工程简易方法：,7.2 基于伯德图的相位超前校正（工程应用补充知识）,一阶微分消弱大惯性环节的影响,校正后的传递函数：,工程应用于案例,7.2 基于伯德图的相位超前校正（工程应用补充知识）,热工系统：,工程应用于案例,7.2 基于伯德图的相位超前校正（工程应用补充知识）,皮带输送系统：,工程应用于案例,7.2 基于伯德图的相位超前校正（工程应用补充知识）,液压传动装置 液位控制系统 温度控制系统 流体管道 等等,
