第六章线性系统的校正方法

1、第六章第六章 线性系统的校正方法线性系统的校正方法n 并联校正并联校正n 系统的设计与校正问题系统的设计与校正问题n 常用校正装置及其特性常用校正装置及其特性n 串联校正串联校正线性系统的校正方法线性系统的校正方法系统的设计与校正问题系统的设计与校正问题 系统分析：在系统的结构、参数已知的情况下，计算出它的性能。 系统校正：在系统分析的基础上，引入某些参数可以根据需要而改变的辅助装置，来改善系统的性能，这里所用的辅助装置又叫校正装置。 一般说来，原始系统除放大器增益可调外，其结构参数不能任意改变，有的地方将这些部分称之为“不可变部分”。这样的系统常常不能满足要求。如为了改善系统的稳态性能可考虑

2、提高增益，但系统的稳定性常常受到破坏，甚至有可能造成不稳定。为此，人们常常在系统中引入一些特殊的环节校正装置，以改善其性能指标。 一、常用的几种校正方法常用的几种校正方法： 1. 从校正装置在系统中的连接方式来看，可分为： 串联校正 反馈校正1( )g s2( )g s( )cg s( )h s( )r s( )c s线性系统的校正方法线性系统的校正方法系统的设计与校正问题系统的设计与校正问题( )c s( )n s( )e s2( )g s1( )g s( )cg s( )ng s( )h s1( )g s( )cg s( )hs( )cs2( )g s( )rs前馈校正：输入控制方式 前馈

3、校正：干扰控制方式线性系统的校正方法线性系统的校正方法系统的设计与校正问题系统的设计与校正问题 校正类型比较：校正类型比较：串联校正串联校正: : 分析简单，应用范围广，易于理解、接受。反馈校正反馈校正: : 常用于系统中高功率点传向低功率点的场合，一般无附加放大器，所以所要元件比串联校正少。另一个突出优点是：只要合理地选取校正装置参数，可消除原系统中不可变部分参数波动对系统性能的影响。 在 特殊的系统中，常常同时采用串联 、反馈和前馈校正。线性系统的校正方法线性系统的校正方法系统的设计与校正问题系统的设计与校正问题 2从校正装置自身有无放大能力来看，可分为：无源校正装置无源校正装置: : 自

4、身无放大能力，通常由rc网络组成，在信号传递中，会产生幅值衰减,且输入阻抗低，输出阻抗高，常需要引入附加的放大器，补偿幅值衰减和进行阻抗匹配。 无源串联校正装置通常被安置在前向通道中能量较低的部位上。 有源校正装置：有源校正装置： 常由运算放大器和rc网络共同组成，该装置自身具有能量放大与补偿能力，且易于进行阻抗匹配，所以使用范围与无源校正装置相比要广泛得多。线性系统的校正方法线性系统的校正方法系统的设计与校正问题系统的设计与校正问题 稳稳 定定 性性是系统工作的前提， 稳态特性稳态特性反映了系统稳定后的精度， 动态特性动态特性反映了系统响应的快速性。 人们追求的是稳定性强，稳态精度高，动态响

5、应快。 不同域中的性能指标的形式又各不相同： 1.1.时域指标：时域指标：超调量p、过渡过程时间t s、以及 峰值时间tp、上升时间tr等。 2.2.频域指标：频域指标：（以对数频率特性为例） 开环：剪切频率c、相位裕量r及增益裕量 kg等。 闭环：谐振峰值mr、谐振频率r及带宽b等。不同域中动态性能指标的表示及其转换不同域中动态性能指标的表示及其转换线性系统的校正方法线性系统的校正方法系统的设计与校正问题系统的设计与校正问题线性系统的校正方法线性系统的校正方法系统的设计与校正问题系统的设计与校正问题 一、时域与频域之间动态性能指标的关系一、时域与频域之间动态性能指标的关系 1、时域与开环频域

6、之间动态性能指标的关系时域与开环频域之间动态性能指标的关系 研究表明，对于二阶系统来说，不同域中的指标转换有严格的数学关系。而对于高阶系统来说，这种关系比较复杂，工程上常常用近似公式或曲线来表达它们之间的相互联系。 主要讨论 、 与c、 之间的关系 1) 二阶系统 ( )r s( )c s2(2)nns spst线性系统的校正方法线性系统的校正方法系统的设计与校正问题系统的设计与校正问题 （a） 与 之间的关系 p24nc241241241c2412tg2241tg90)g(j180线性系统的校正方法线性系统的校正方法系统的设计与校正问题系统的设计与校正问题906030000.40.81.21

7、.62.0rm0.20.80.61.000.4132rmpp600100线性系统的校正方法线性系统的校正方法系统的设计与校正问题系统的设计与校正问题100%e21p又因为 与 的关系是通过中间参数相联系的。 对于二阶系统来说， 越小， 越大； 为使二阶系统不至于振荡得太厉害以及调节时间太长，一般取：300 700pp线性系统的校正方法线性系统的校正方法系统的设计与校正问题系统的设计与校正问题 （b） 与 、 之间的关系 可见，确定以后，增益剪切频率c大的系统，过渡过程时间 ts 短，而且正好是反比关系。 我们还可以从 的角度进行分析： stc2413t22cstg6tcs线性系统的校正方法线性

8、系统的校正方法系统的设计与校正问题系统的设计与校正问题2)2)、高阶系统、高阶系统 经验公式： 系统的动态性能主要取决于开环对数幅频特性的中 频段。)90(351)sin10.4(0.16p(s)k cst)90(351)sin12.5(1)sin1(5.12k2线性系统的校正方法线性系统的校正方法系统的设计与校正问题系统的设计与校正问题用开环频率特性进行系统设计，应注意以下几点：（1 1）稳态特性）稳态特性 要求具有一阶或二阶无静差特性，开环幅频低频斜率 应有-20或-40。为保证精度，低频段应有较高增益。（2 2）动态特性）动态特性 为了有一定稳定裕度，动态过程有较好的平稳性，一 般要求开环幅频特性斜率以-20穿过零分贝线，且有一定 的宽度。为了提高系统的快速性，应有尽可能大的c。（3 3）抗干扰性）抗干扰性 为了提高抗高频