自动控制原理梅晓榕.pptx

会计学5.6.2二阶系统性能指标间的关系5.6.3高阶系统性能指标间的关系5.6.4开环对数幅频特性与性能指标间的关系中频段，穿越频率附近。穿越频率大，速度快。
例

最好以-20dB/dec过0dB线。

高频段，衰减快。5.7控制系统设计的初步概念5.8PID控制器简述5.8.1比例（P）控制器5.8.2比例微分（PD）控制5.8.3积分（I）控制器5.8.4比例积分（PI）控制器例5-8-1

解1）稳态性能。
加P控制器后是1型，加PI控制器后是2型。

2）稳定性。例5-8-2

解P控制器，闭环稳定。
PI控制器，时闭环稳定5.8.5比例积分微分（PID)控制器5.9超前补偿5.9.2超前补偿网络设计
1.设计原理
对数幅频特性2.设计步骤
1)绘制固有(待设计)部分开环幅频特性。
2)确定设计好的系统应满足的频域指标等。
3)若在要求的频段为-40dB/dec，可用超前补偿。
4)绘制补偿后的对数幅频特性图及补偿网络对数幅频特性图，并求出补偿网络数。
5)校核设计后的系统是否满足指标要求。例5-9-1单位负反馈系统固有部分传递函数
。设计超前补偿网络。
解1)K=20，绘制固有部分的对数幅频特性图，见图中ABC。

2)设计后系统γ>50°，对没有要求。
3)
4)求补偿网络参数。
以-20dB/dec过0dB线。

5)校核

超前补偿提高带宽和响应速度。5.10滞后补偿5.10.2滞后补偿网络设计
1.设计原理
1)利用对数幅频特性中、高频段的衰减作用，使补偿后系统的对数幅频特性曲线以-20dB/dec的斜率通过0dB线，同时保证低频段的Bode图不变。
2)利用Bode图在低频段的放大作用提高系统的开怀放大系数，减小稳态误差，改善稳态性能，同时不改变中、高频段的Bode图，对系统的动态性能改变很小。此法适用场合是系统穿越频率和相角裕度符合要求，但精度不符合要求。
滞后补偿使系统的相角裕度减小。若取滞后网络的相角对γ的影响就很小。一般取2.设计步骤
1)绘制固有部分的开环对数幅频特性。
2)求出希望的穿越频率及相角裕度γ。
3)绘出补偿后的开环Bode图并求出补偿网络的传递函数及参数。例5-10-1单位负反馈系统固有部分的开环传递函数为

。
解1)按照指标要求的开环放大系数绘制固有部分的对数幅频特性见图中折线ABC。

固有部分的幅值穿越频率
，Bode图以
-60dB/dec穿越0dB线。
相位裕度系统不稳定。
2)对没有要求。中当
ω<1时斜率为-20dB/dec。这部分
作为中频段，取。3)将在ω>0.5的频段向下平移，使。即在0dB线上取的点E，过E作-20dB/dec的直线至F，点F的角频率ω=1rad/s。过F作斜率-40dB/dec的直线至ω=2rad/s处，再作斜率为-60dB/dec的直线形成折线EFG。
延长FE至D，点D的角频率就是滞后补偿网络的转折频率。选。过D作斜率为-40dB/dec的直线交于点H,点H的角频率就是滞后补偿网络的转折频率，
由图知。
AHDEFG就是设计后开环幅
频特性。4)K=5，

若相位裕度偏小，则可减小例5-10-2系统的开环传递函数为

解1)绘出原有系统的开环对数幅频特性

系统动态性能指标满足要求，
但开环放大系数太小。
2)系统动态性能符合要求，不改
变Bode图中的中、高频段，利用
滞后补偿提高低频段的放大系数。
于是。3)为减少补偿网络滞后角对处相位的影响，取补偿网络的转折频率。
设计后系统的开环传递函数的放大系数

系统的开环放大系数已满足要求，穿越频率

与相比，滞后网络使相位裕度减少5度。5.11滞后超前网络5.11.2补偿原理与步骤例5-11-1

的中频段向下平移26dB/dec，穿越频率1~2rad/s，斜率-40。然后再加超前补偿。取20lga=-26→a=1/20。

5.12串联补偿网络的期望频率特性设计方法例5-12-1

解5.13反馈补偿2.减弱参数变化对系统的影响
无反馈
有反馈
3.用一个希望的环节代替不希望的环节5.13.2反馈补偿网络的设计反馈补偿设计步骤：
1.绘固有部分开环对数幅频特性。
2.绘期望频率特性。
3.求反馈补偿网络。

4.校核性能指标。例5-13-1求反馈补偿网络。要求开环放大系数K=100，最大超调量。
解：图中

5.14电子放大器的数学模型与补偿方法5.14.1电子放大器的数学模型2.有负反馈的放大器数学模型（闭环传函）
1）同相输入2）反相输入3.开环对数幅频特性
H减小，0dB线上升，系统趋于稳定，稳定裕度增加。5.14.2放大器的内部补偿5.14.3放大器的外部补偿