《自动控制原理》课程教学资源（课件讲稿）第6章 控制系统的校正_6.3 串联超前校正

SHANDONG UNIVERSITY OF TECIENOLOY 1956 6.3 频率法串联校正 山东理工大学 电气与电子工程学院自动化专业

电气与电子工程学院 自动化专业 6.3 频率法串联校正

第六章系统校正 频率法校正是经典控制理论中的一种基本校正方法。在大 多数情况下，这种方法是在系统开环对数频率特性图(Bod图) 上进行的，简单易行，是目前应用最广泛的校正方法。 一般来说，用频率法校正系统时，是以频域指标作为设计 依据的。如果给出的是时域指标，则应根据两类性能指标之间 的近似关系，将时域指标转化为频域指标，然后在Bodε图上进 行校正装置的设计

频率法校正是经典控制理论中的一种基本校正方法。在大 多数情况下，这种方法是在系统开环对数频率特性图（Bode图） 上进行的，简单易行，是目前应用最广泛的校正方法。 一般来说，用频率法校正系统时，是以频域指标作为设计 依据的。如果给出的是时域指标，则应根据两类性能指标之间 的近似关系，将时域指标转化为频域指标，然后在Bode图上进 行校正装置的设计。 第六章 系统校正

第六章 系统校正 6.3 频率法串联校正 。 6.3.1串联超前校正 6.3.2串联滞后校正 。 ·6.3.3串联滞后-超前校正 6.3.4PD校正 。 6.3.5串联综合法（期望特性法）校正

• 6.3.1 串联超前校正 • 6.3.2 串联滞后校正 • 6.3.3 串联滞后-超前校正 • 6.3.4 PID校正 • 6.3.5 串联综合法（期望特性法）校正 6.3 频率法串联校正 第六章 系统校正

i 6.3.1串联超前校正 第一部分

6.3.1 串联超前校正 第一部分

第六章 系统校正 6.3.1串联超前校正 利用超前网络或PD控制器进行串联校正的基本原理，是利用 超前网络或PD控制器的相角超前特性。只要正确地将超前网络的 转折频率1/T和1/（αTD选在待校正系统截止频率的两旁，并适当选 择参数α和T,就可以使已校正系统的截止频率和相角裕度满足 性能指标的要求，从而改善闭环系统的动态性能。闭环系统的稳 态性能要求，可通过选择已校正系统的开环增益来保证

第六章 系统校正 6.3.1 串联超前校正 利用超前网络或PD控制器进行串联校正的基本原理，是利用 超前网络或PD控制器的相角超前特性。只要正确地将超前网络的 转折频率1/T和1/(αT)选在待校正系统截止频率的两旁，并适当选 择参数α和 T ，就可以使已校正系统的截止频率和相角裕度满足 性能指标的要求，从而改善闭环系统的动态性能。闭环系统的稳 态性能要求，可通过选择已校正系统的开环增益来保证

第六章系统校正 (一)串联超前校正的基本原理和步骤 原理：超前校正装置具有正的相位角，串联在待校正系统中可增大系统的相角裕度。 用频率法设计超前校正装置的步骤如下： 1)根据e确定K; L(o↑dB -20 0 2)根据K、绘制原系统的L(⊙八 @0 .40 p(⊙ L,(⊙)，确定未校正系统 校正前 的Yo,Lg0 0° -90

第六章 系统校正 （一）串联超前校正的基本原理和步骤 用频率法设计超前校正装置的步骤如下： 1）根据ess确定K； 2）根据K、υ绘制原系统的 ，确定未校正系统 的 0 L ()、 0 0 ,L g  ； 0 L () 原理：超前校正装置具有正的相位角，串联在待校正系统中可增大系统的相角裕度

第六章 系统校正 (一)串联超前校正的基本原理和步骤 (10g0,1,(a)<0 3)确定0.和： L(@)t dB a)若对0.已有要求，则可查到，(o.): 20 101g- 0 取@n=a使4@，)=10lea Qo -40 L(0) p(o) 校正前 与(@)之和为0，即可求得 a。 0 此时：10lg+忆，(@X已知量=0 -90 新的截止频率处： a 10g2a1=0

第六章 系统校正 ● c  1 10lg  0( ) L c  m a)若对 c ' 已有要求，则可查到L0(c ) ； 3）确定 和 ' c ：  使 与 之和为 0，即可求得 。 m c   1 ( ) 10lg L m   ( ) L c  取 0 1 10lg + ( )( ) 0 L c  此时：  已知量   0 1 10lg + ( ) 0 L c  新的截止频率处：   0 1 lg ( ) 0 L c  （10 >0,   ） （一）串联超前校正的基本原理和步骤

第六章系统校正 (一)串联超前校正的基本原理和步骤 3)确定0。和： (10lg->0,L(@.)<0) b)若对o。未提出要求，则由 L(o)td 1 -20 0m=y-Yo+△（裕量△=5°~10°）， 0 求得pm。 Qo -40 p(0) 校正前 则 Q= 1-sinem 0 1+sincm -90 在L4(o上查出其幅值为0g》 所对应o就是0.，且0n=0.。 新的截止频率处： 1024@1=0

第六章 系统校正 ● c  1 10lg  0( ) L c  m 3）确定 和 ' c ： 0 1 10lg + ( ) 0 L c  新的截止频率处：   在L0()上查出其幅值为 ， 1 -10lg  （ ） 所对应  就是c  ，且m c  。 1 sin 1 sin m m       则 m b)若对 未提出要求，则由 （裕量 求得 。 ' c m 0    =5 ~10）， （一）串联超前校正的基本原理和步骤 0 1 lg ( ) 0 L c  （10 >0,   ）

第六章系统校正 L(o)↑dB >关于补偿量△ 20 1 101g L(@.) 00 p(@) -40 校正前 0° ① Yo -90° -π 通常取△=5°~10°。 △为校正网引入后使截止频率右移（增大）而导致相角裕度减小 的补偿量，△值的大小根据原系统在@。附近的相频特性形状而定

校正前 0 -40 -20 dB ()  90  0  0    c 10 L() ● c  1 10lg  0( ) L c  m 第六章 系统校正   为校正网引入后使截止频率右移（增大）而导致相角裕度减小 的补偿量，  通常取=5 ~10 。  值的大小根据原系统在 附近的相频特性形状而定。 ' c Ø 关于补偿量  ：

第六章系统校亚 (一)串联超前校正的基本原理和步骤 >关于新的截止频率0⊙，的计算： a→-l01lg=(o)→o→m.'=@,且on=o 必须采用渐近法计算 >图解法：在L(o)上量取(10lg)所对应的o值，即为0=o

第六章 系统校正 Ø 关于新的截止频率 c 的计算： 0( ) 1 -10lg = ,  L   c  m        且  必须采用渐近法计算 （一）串联超前校正的基本原理和步骤 Ø 图解法：在L0(ω)上量取 所对应的  值，即为 ' c =m。 1 -10lg  （ ）