自动控制原理 课件 6.2 常用校正装置及其特性

6.2常用校正装置及其特性根据校正装置的频率特性，校正装置分为超前校正装置、滞后校正装置和滞后-超前校正装置。本节主要研究常用校正装置及其特性，以便在控制系统校正时使用。6.2.1超前校正装置超前校正装置可以用RC无源网络实现，其电路连接图如图6-2-1所示。无源超前网络的传递函数为其中，a为超前网络的分度系数，T为时间常数。加补偿放大器后，无源超前网络其传递函数为（6-2-1）（6-2-2）式（6-2-2）所对应的对数频率特性曲线如图6-2-2（a）所示。显然，超前网络对频段1/(aT)-1/T的输入信号有微分作用，相当于比例-微分（PD）控制。由于该校正装置的相角总是超前的，故称为超前网络。(a)对数频率特性曲线

图6-2-2无源超前网络特性a与的关系曲线如图6-2-2（b）所示。(b)分度系数与最大超前角关系图6-2-2无源超前网络特性为了保持系统较高的信噪比，实际选用一般a≤20°，超前网络的最大超前角一般不大于65°。如果需要大于65°的相位超前角，则要将两个超前网络串联来实现，并在所串联的两个超前网络之间加一隔离放大器，以消除它们之间的负载效应。最大超前角频率最大超前角最大超前角频率ωm处的对数幅频值为超前网络的相频特性为（6-2-3）（6-2-4）（6-2-5）（6-2-6）从对数频率特性看，超前网络相当于一个高通滤波器。当ω>1/T时，幅频特性上移了20lgadB，这会削弱系统抗高频干扰的能力，因此在高频干扰比较严重的情况下，一般不用超前校正。小结：6.2.2滞后校正装置滞后校正装置可以用RC无源网络实现，其电路连接图如图6-2-3所示。无源滞后网络的传递函数为其中，b为滞后网络的分度系数，T为时间常数。（6-2-7）式（6-2-7）对应的对数频率特性曲线如图6-2-4(a)所示。显然，无源滞后网络对频段在1/T-1/(bT)的输入信号有积分作用，相当于比例-积分（PI）控制。由于该校正装置的相角总是滞后的，故称为滞后网络。(a)对数频率特性曲线图6-2-4无源滞后网络特性最大滞后角频率最大滞后角为为避免相角滞后对系统有较大的影响，选择校正参数时，应尽量使滞后网络第二个转折频率1/(bT)远离系统校正后的截止频率。一般取无源滞后网络的相频特性为（6-2-8）（6-2-9）（6-2-10）（6-2-11）此时，滞后网络在处产生的相角滞后量为随b变化的关系曲线如图6-2-4（b）所示。可见，滞后网络的第二个转折频率10倍频处的相位滞后不超过6°。(a)对数频率特性曲线图6-2-4无源滞后网络特性（6-2-12）滞后网络幅值的衰减使得有可能调大开环增益，从而提高稳态精度。缺点是使频带变窄，降低了快速性。一般适用于稳态精度要求较高或稳定性要求严格的系统。小结：6.2.3滞后-超前校正装置滞后-超前校正装置可以用无源RC网络实现，电路连接图如图6-2-5所示。无源滞后-超前网络的传递函数为其中，图6-2-5无源滞后-超前网络为网络的滞后部分，

为网络的超前部分。（6-2-13）图6-2-6无源滞后-超前网络频率特性曲线对应的对数频率特性曲线如图6-2-6所示。由图6-2-6可见，无源滞后-超前网络在低频段和高频段的幅频特性曲线均为零分贝。当0<ω<ω0时，相角为负，起到滞后校正的作用；当ω0<ω<+∞时，相角为正，起到超前校正的作用。滞后-超前网络综合了滞后网络和超前网络的特点，可以同时提高稳态和动态特性，相当于比例-积分-