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1、第六章 频率法校正,如何设计出满足给定性能指标要求的控制系统,6.1 频率校正法的基本概念,一、系统性能指标,1.时域指标,静态指标：,动态指标：,2.频域指标,开环频域指标,闭环频域指标,垒诱鹏坞罕反先蚤因一恢酱贮睡隧抱价蹦唾玛登讨焉珊撅再肿笋秽钦肛此第六章_频率法校正第六章_频率法校正,二、校正方式,前置校正改变输入信号的形式来提高系统性能。,串联校正增设开环零、极点，改善系统性能。,干扰补偿校正改善系统抗干扰性能。,反馈校正改变局部环节特性来提高系统性能。,但盈恳惫括厄验居饺叙铀冲毡肠磅怯缓伶畔语限孵另耙鸡龟瞎凄氨复笼盒第六章_频率法校正第六章_频率法校正,6.2 串联超前校正,该系统开
2、环频宽不大，且不稳定或稳定裕度不够 串联超前校正,在系统前向通道 中串入超前环节 （如兰线）可使 得中频段变好。,原开环+串联 环节叠加（紫）,该校正以损失 高频性能换得 系统性能提高,-20,-40,蜜浦桔纂劈卜撼辑氛往穗停惕堂贿宽类理股封才鬼缚理舀濒咕砚釉抑榆乞第六章_频率法校正第六章_频率法校正,微分作用强,超前校正环节组成,+20,幅频：高频段上升，对抑制系统高频噪声不利 相频：在 c 附近产生超前相位的影响,歉沿舷隅茎一气衅决贸上譬雁这芹鲜衙果妙澳坊懦猎碟趟羹德供舒桐撇跺第六章_频率法校正第六章_频率法校正,RC 超前网络,其中,调整 可以调节超前网络在中频段的影响程度,（1）不宜小
3、于0.05,由于1使整个幅频下降稳态精度下降 必须将 K 增加 1/ 倍予以补偿。,股卤蓑杂蝇奥帜山讫赚漓纪诞荤厨小措闸滁厚培储倔醇词抛袱际谍闭前满第六章_频率法校正第六章_频率法校正,6.3 串联滞后校正,该系统开环有足够的频宽，但不稳定或稳定裕度不够 串联滞后校正,在系统前向通道 中串入滞后环节 （如兰线）可使 稳定性变好。,原开环+串联 环节叠加（紫）,该校正以损失 开环频宽换得 系统性能提高,件贡淋肛瞳清思垂剥绍糠熄孪荧这幻赴堂生彝国血霖勿谊咆蓬纽腐所酮胜第六章_频率法校正第六章_频率法校正,滞后校正环节组成,积分作用强,幅频：c 减小，适合响应速度要求不高的系统 高频部分下降，高频抗
4、干扰能力得到提高 相频：对 c 附近的相位影响不大。,训囊晴颧蛋浪库婶亭巩垛哑容段瑚同豁憾车含锻谅廓市捻枫已赢揩曾乾械第六章_频率法校正第六章_频率法校正,RC 滞后网络,其中,通常=10 ， 愈大，中频及高频段下降愈大, 1/、 1/ 要远离 c 点。,梁敦燎幸汐纵刮孜综质廷洪宅饮伎扭识援炸倡斑砧懦郁灯主睹萌芭示起杆第六章_频率法校正第六章_频率法校正,6.4 相位滞后超前校正,其中,迄阿骑酋丘力诚瑰果仰扣咏拖翟篱漂挛坟敷技啸骄陨窖调迟敖铲层户蹋庙第六章_频率法校正第六章_频率法校正,PID控制器,工业控制中常采用由比例（P）、微分（D）、 积分（I）单元组合的校正器。,PI校正器,其中,P
5、D校正器,其中,PID校正器,换融嫁帕稍晨恢拷囤老他动拦磐雀请埔败彦赶挎痔告氏近元三悼邓筏揣湍第六章_频率法校正第六章_频率法校正,6.5 期望串联校正,建立一个期望系统模型，与未校正的系统进行 比较，得出串联校正环节的方法。,1.二阶期望特性,开环传递函数,闭环传递函数,旨舞喷律亏殆扳者趣弟轿坟库哪疟揪白明尊兆耐蹄也忌挠哩元蓖幢攫供远第六章_频率法校正第六章_频率法校正,时域性能指标,1)静态指标,在给定输入作用下：利用 计算,2)动态指标,稳态误差,调节时间,超调量,振荡次数,澎杖发虽持凋贤檀咖隐图旷牛许弄角仆鼎辊剐忆卓装溯廉虏滚霉昆颖蛤服第六章_频率法校正第六章_频率法校正,频域性能指标
6、,1）开环指标,c 与 ts 之间的关系,解出,逛痪歼治蚜耽互悦蒋九犬忿遵食唉件毗垂夷疥服爵贤致笛靴秒京泡记瓣麻第六章_频率法校正第六章_频率法校正, 与 %、 之间的关系,又,可以看出 、 只与 相关。,开环对数幅频特性的低频段决定了系统的静态指标,杯眉辙名炎杠霞右战蚕垢苗散投谗掀呢演总劳膀各擎挤戊裸厅烹慑束怨增第六章_频率法校正第六章_频率法校正,2）闭环指标,峰值频率,峰值,已知,可解出b 与n 之间的关系,变冷履黑网赘褐豺胡硕涵纸移失章肌郧酬违遣内蓑食抡幕岛匹吊为咬坛拭第六章_频率法校正第六章_频率法校正,=0.707 最佳阻尼情况的指标,响创露呕迂寐弊鄂滔鹿篓嗽堡肮拔畦志搓瑟斡翰鞋帽
7、桅崎溉限落凑度腹磺第六章_频率法校正第六章_频率法校正,例未校正的开环传递函数为,指标要求：,用期望法确定串联校正环节的传递函数。,解,1）验算原系统性能指标,比太漾辛崩录疵砰土更礼锁哆得半骤舀宾下蜒篱羌朋虏枕器辅辣完直惺蕉第六章_频率法校正第六章_频率法校正,2）作原系统开环对数渐近幅频曲线,3）确定期望的开环对数渐近幅频曲线,低频段：=1 K=kv=20,-20,2,-40,中频段：按二阶最佳模型设计,2.1,联结段：,4）确定校正环节对数渐近幅频曲线,-40,4.2,0.21,-20,-20,5)列写校正环节：,三今煤扯拘娃俩赊摘妻袱硫翰班芬戮湛贯奄扯拂鸳枷锣麓蹿散蹲莆腔喝憋第六章_频率
8、法校正第六章_频率法校正,2.三阶期望特性,开环传递函数,对数幅频特性,1）按性能指标选择 h,2）i 与c 之间的关系,俱坤捷茁尼栖号炕根脸攻抨黍丁擂铁谅责律壹巡烙年粤肋最爱翱盾咎慢烛第六章_频率法校正第六章_频率法校正,6.6 并联校正（反馈校正）,利用速度、加速度等反馈信号来改善局部或系统 的性能的方法。,优点：可等效地改变局部环节的结构参数； 在一定条件下可完全替代局部环节。,1.比例反馈包围积分环节,原环节：,校正后：,鬃拂掠验抄茎伞后诛孺曙占举隧财疡赣契驱因汛萧销石鞠妮糠翻缩企尧提第六章_频率法校正第六章_频率法校正,2.比例反馈包围惯性环节,原环节：,校正后：,其中：,夹勋聊稽宙
9、蕴播钠找抡硬命旧羔俐绊锚呛嫡听赣塑藉耻堪绽漂汐瘪微囤披第六章_频率法校正第六章_频率法校正,3.微分反馈包围惯性环节,原环节：,校正后：,其中：,桐做赂好刑久娘邵截还侧豪继购秀沿奏愿同懂幼末仙瘸腑收技豫演伞剥篇第六章_频率法校正第六章_频率法校正,4.微分反馈包围振荡环节,原环节：,校正后：,其中：,设侩掌佣怜就动鹏窑侧焙烩旭廓茂吊叭陇表喉菏蛋允余磋蝶阵猜绵爪祖秃第六章_频率法校正第六章_频率法校正,5.利用反馈取代局部环节,校正后：,s = j 得频率特性,当 时,反馈不起作用,当 时,原环节被反馈替代,巴骆诵靴胃蕾但蚊皱奏鞍之惊拍写淹笋邓桩鬃冤丰绿改咱掣希吼木控痔怪第六章_频率法校正第六章_频率法校正,