控制系统的综合与校正

后系统的形式,取?4?10rad/s。从Bode图中可以看出在引入了超前网络后,系统的幅频特性变成了ABE,根据滞后校正方法,可以计算出a?3.5/60,取

??0.35,则?1?a?2?1.225/60。故滞后超前网络为 ?2?0.1?c1s?1s?1Gc(s)?0.35?

600.1s?1s?11.2253) 计算校正后系统的相位裕度

???180??90??tg?1(1?3.5)?tg?1(0.1?3.5) ?tg?1(160?3.5)?tg?1(?3.5)?tg?1(1?3.5)?tg?1(0.1?3.5)?46.04? 0.351.225满足系统性能指标要求,校正方案可行。

6.6 反馈校正

反馈校正也是一种使用广泛的校正方法,反馈校正不仅可以实现串联校正的功能,还可

以减弱和消除系统元部件参数变化对系统性能指标的影响

6.6.1 反馈校正的原理

1.比例负反馈可以减小环节的时间常数 设有惯性环节传递函数为

G(s)?R(s) K Ts?1K Ts?1C(s) Hc 图6-18 比例负反馈系统方框图

当采用如图6-18所示的比例负反馈时,其传递函数为

KK1?KHcC(s)K?Ts?1 ???KT?R(s)Ts?11??Hcs?1Ts?11?KHc (6-25)

式中,K??KT;T??。可以看出,惯性环节在引入比例负反馈以后,

1?KHc1?KHc其动态特性仍然由惯性环节描述,但是时间常数T??T。从T?的表达式可以看出,比例负

反馈越强,时间常数T?越小,惯性就越小。同时比例负反馈的引入会降低环节增益,可以通过提高放大环节的增益来补偿,以保持系统开环增益不变。

2.负反馈可以减弱参数变化对系统性能的影响

在控制系统中,通常采用负反馈减弱元部件参数变化对系统性能的影响。如图6-19所示,设系统传递函数为G(s),而参数变化使得传递函数改变了?G(s),相应的输出C?(s)的变化量为?C?(s)。则在参数发生变化时的输出为

C?(s)??C?(s)?[G(s)??G(s)]R(s)

所以

(6-26)

?C?(s)??G(s)R(s)

(6-27)

R?(s) G(s) C?(s) R(s) G(s) C(s)

图6-19 负反馈校正的原理

在引入单位负反馈以后,系统的输出为

C(s)??C(s)?通常G(s)???G(s),故

G(s)??G(s)R(s)

1?G(s)??G(s) (6-28)

?C(s)??G(s)R(s)

1?G(s) (6-29)

可以看出,当1?G(s)??1时,?C(s)???C?(s)。所以引入负反馈可以大大降低系统元部件参数变化对系统性能的影响。

3.反馈校正可以消除待校正系统中不希望有的特性

设系统结构如图6-20所示,图中G0(s)?G1(s)G2(s)G3(s)H(s)为系统固有部分,称为主回路。系统的性能指标主要受到G2(s)的影响而达不到设计要求,希望用另一个环节

Gexc(s)来代替G2(s),此时可以采用反馈校正的方案。如图所示,引入校正网络Hc(s)与G2(s)构成一个负反馈闭合回路,称为附回路。反馈校正的目的就是使G2(s)与Hc(s)构成的回路代替G2(s),从而满足系统的要求。可知附回路的传递函数为

Gexc(s)?G2(s)

1?G2(s)Hc(s) (6-30)

R(s) G1(s) G2(s) G3(s) Hc(s) H(s) 图6-20 反馈校正系统方框图

其频率特性为

Gexc(j?)?G2(j?

>>闂傚倸鍊搁崐鎼佸磹閹间礁纾归柟闂寸绾惧綊鏌熼梻瀵割槮缁炬儳婀遍埀顒傛嚀鐎氼參宕崇壕瀣ㄤ汗闁圭儤鍨归崐鐐差渻閵堝棗绗掓い锔垮嵆瀵煡顢旈崼鐔蜂画濠电姴锕ら崯鎵不缂佹﹩娈介柣鎰綑閻忔潙鈹戦鐟颁壕闂備線娼ч悧鍡涘箠閹伴偊鏁婂┑鐘插€甸弨浠嬪箳閹惰棄纾归柟鐗堟緲绾惧鏌熼幆褍顣虫俊顐灦閺岀喖顢涢崱妤冪伇闁告艾顑夊娲传閸曨厾鍔圭紓鍌氱С缁舵岸鎮伴鈧畷鍫曨敆婢跺娅栭梻浣瑰缁诲倸螞瀹€鍕闁告侗鍠氱弧鈧梺姹囧灲濞佳勭濠婂嫪绻嗘い鏍ㄧ啲閺€鑽ょ磼閸屾氨孝妤楊亙鍗冲畷鐓庘攽閸偅袨闂傚倷绶氶埀顒傚仜閼活垱鏅堕濮愪簻妞ゅ繐瀚弳锝呪攽閳ュ磭鍩g€规洖宕灃闁逞屽墲閵嗘牜绱撻崒姘偓鎼佸磹閸濄儳鐭撻柡澶嬪殾濞戞鏃堝焵椤掑嫭鍋濆┑鐘宠壘闁裤倖淇婇妶鍕槮濞存粍绮撳铏圭矙鐠恒劎顔囬梺姹囧妿閸忔﹢鐛箛娑欐優闁革富鍘鹃敍婊呯磽閸屾瑩妾烽柛銊ョ秺閻涱噣寮介鐔哄幍闂佸憡鍔樼亸娆戠不濞差亝鐓忛柛銉e妼婵本銇勯敃鈧顓犳閹烘挻缍囬柕濞垮劜鐠囩偤姊虹拠鈥虫灀闁哄懐濮撮悾宄邦潨閳ь剟骞婇悩娲绘晞闁圭ǹ楠告禍婵堢磽閸屾艾鈧悂宕愭搴㈩偨闁跨喓濮寸粣妤呮煛瀹ュ骸骞楅柛瀣儔閺岀喖骞嗚閿涘秹鏌¢崱顓犵暤闁哄瞼鍠栭幃婊冾潨閸℃ḿ鏆﹂梻浣呵归敃锕傚礂濮椻偓楠炲啫螖閸涱喖浠洪梺璋庡棭鍤欐繝鈧柆宥呮瀬妞ゆ洍鍋撴鐐叉椤︻噣鏌¢埀顒佺鐎n偆鍘藉┑鈽嗗灥濞咃絾绂掑☉銏$厸闁糕€崇箲濞呭懘鏌嶇憴鍕伌妞ゃ垺鐟ч崰濠囧础閻愭惌鍟€闂傚倷鑳堕幊鎾剁不瀹ュ鍨傜痪顓炴噽娴滆棄鈹戦悙瀛樺鞍闁告垵缍婂畷褰掑箮閽樺鍔﹀銈嗗笒閸燁偊鎮¢幇鐗堢厪闁搞儜鍐句純閻庢鍠楀ḿ娆掔亙闂侀€炲苯澧紒鍌氱У閵堬綁宕橀埞鐐闂備礁鎲$换鍌溾偓姘煎櫍閹偟鎹勯妸褏锛滈梺鍝勮閸庢娊鎮鹃悜姗嗘闁绘劕寮堕ˉ銏⑩偓娈垮櫘閸o絽鐣锋總鍓叉晝闁挎繂妫欓悵顐⑩攽閻樺灚鏆╅柛瀣仱瀹曞綊宕奸弴鐔告珖闂佸啿鎼崐鎼侇敋闁秵鐓ラ柣鏇炲€圭€氾拷<<
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