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会计学6.1.2.1性能指标在控制系统的设计中,时域指标和频域指标之间可以通过近似公式进行互换。(2)高阶系统频域指标与时域指标的关系6.1.2.2系统带宽的选择另一方面,进入系统输入端的信号既有输入信号r(t),又有噪声信号n(t).如果输入信号的带宽为0~M,噪声信号集中起作用的频带为1~n,则控制系统的带宽频率通常取为.6.1.3校正的作用根据稳态误差的要求,应取K≥100,(参考p105,3-96和3-98)设K=100,作出系统的开环频率特性曲线1,系统是不稳定的。6.1.4校正方式校正装置6.1.5校正装置的设计方法6.2常用的串联校正装置及其特性6.2.1超前校正网络..由于,故超前网络的零点总比极点更靠近虚轴,其相角为正角度。无源超前网络的对数幅频特性曲线如张图所示,其相角为可见。令,可求得最大超前相角及其对应的角频率为可见是和的几何中心点,伯德图上位于和的中间位置。此外还可求出对应的幅值为最大超前角只取决于参数,他们的关系曲线如下张图所示,随的增大而增大。当=5~20,=~。当>20时,增加不多,但校正网络的物理实现较困难。故一般取<20。无源超前网络最大超前角与m及10lg的关系曲线如图6-13(b)所示.对数频率特性如图6-13(a)所示.最大超前角频率m处于频率1/T和1/T的几何中心.....6.2.2滞后校正网络从上图可知对数幅频特性在至之间呈积分效应,而对数相频特性呈滞后特性。与超前网络类似,最大滞后角发生在最大滞后角频率处,且正好是和的几何中心点。计算及的公式分别为由对数频率特性图可见,滞后网络对低频信号不产生衰减,而对高频噪声信号有削弱作用,b值越小,通过网络的噪声电平越低。利用其高频幅值衰减的特性,以降低系统的开环截止频率,提高系统的相角裕度,一般取..6.2.3滞后-超前校正网络...6.2.4有源校正网络有源校正网络6.3串联校正:频域分析法6.3.1串联超前校正(1)校正装置提供正相角补偿,改善了系统的相对稳定性,使系统具有一定的稳定裕量。(1)根据稳态误差的要求,确定原系统的开环增益K;如果对截止频率有明确要求,设计步骤可按照.例6-2设一单位负反馈系统的开环传递函数为(5)超前校正装置的传递函数当系统要求响应快、超调量小时,可采用串联超前校正。但是,串联超前校正受以下两种情况的限制:6.3.2串联滞后校正(1)根据稳态误差的要求,确定原系统的开环增益。解:(4)确定参数b。时,,令即,解得。当要求稳态精度高,抗高频干扰能力强,对快速性要求不高时,可采用串联滞后校正。但在下面的情况下,不宜使用滞后校正:6.3.3串联滞后-超前校正(1)根据稳态误差的要求,确定开环增益K;(8)验算校正后系统的性能指标。例6-5单位负反馈系统的开环传递函数为:(4)计算。需要补偿的相角,所以6.4串联校正:根轨迹分析法6.4.1串联超前校正校正后的开环传递函数为超前网络应满足的幅值条件为(1)根据瞬态性能指标,确定希望的闭环主导极点。根据稳态性能指标,确定原系统的开环增益和根轨迹增益;(2)画未校正系统的根轨迹图,若希望的主导极点位置在未校正系统根轨迹的左侧,则应进行超前校正;(3)计算M和Ф;(4)求出超前网络的参数a和T,得到校正网络的传递函数;(5)检验校正后的性能指标。例6-6单位负反馈系统的开环传递函数为校正后的开环传递函数为6.4.2串联滞后校正将和看作一对偶极子,有用根轨迹法设计串联滞后校正装置的步骤如下例6-7单位负反馈系统的开环传递函数为(3)取校正网络6.4.3串联滞后-超前校正例6-8单位负反馈系统的开环传递函数为(2)计算要补偿的相角6.5串联校正:频域综合法6.5.1绘制希望的开环频率特性例如:对于速度调节系统、随动系统期望的对数幅频特性,在截止频率附近(中频段)的斜率一般有-40/dec~-20/dec~-40/dec,(-2~-1~-2)表明:最大相位裕度在两个交接频率的几何中心产生最大相位裕度的角频率与截止频率之间的关系:进一步建立闭环谐振峰值与中频宽度H的关系又从总之,希望开环频率特性的参数与性能指标的关系:典型的期望对数幅频特性获取:(1)根据对系统稳态精度的要求,确定开环积分环节个数和开环增益,绘制希望特性曲线的低频段;例6-9:设位置随动系统固有传递函数为(2)中频段由(3)期望幅频特性的低频与中频段的交接过渡段斜率-40dB/dec;见p263(3)(4)高频段斜率与未校正系统一致-60dB/dec~-100dB/dec(5)中频段与高频段的交接过渡段斜率,作-40dB/dec的直线与期望的高频段(未校正系统)相接,对应的频率即为交接频率。见p264(5)6.