(6-5)
与式(6-5)对应的幅频特性的表达式分别为:
(6-6)
(6-7)
其相应的极坐标如图6-5。由图可见,超前校正装置的极坐标是一个位于第一象限的半圆,
圆心坐标 ,半径为
,且有:
。从坐标原点到半圆作切线,它与正实轴的
夹角即为该校正装置的最大超前角
(6-8)
此最大超前角对应的频率可由式(6-7)得到。令 ,则有:
(6—9)
对式(6-6)的幅频特性取对数坐标,有:
根据式(6—7)、(6—10),可令 如图6—6所示。
(6-10)
,利用如下Matkab语句作出它的伯德图,
图6—6
alpha=0.1; T=1;
Gc=tf([T,1],[alpha*T,1]);
[x0,y0,w]=Bode(Gc);[x,y]=bode_asymp(Gc,w); subplot(211),semilogx(w,20*log10(x0(:)),x,y) subplot(212),semilogx(w,y0(:))
由式(6—7)可知,由于 ,因而当 时,校正网络的相位总是正值。这明输出信号在相位上总超前于输入信号一个角度,因而称该校正网络为超前校正。同时,由于当
,
一个高通滤波器。
比较图6-4和图6-5可见, 角
不大于
是
零点和极点的几何平均值。理论上,最大相位超前
不大于
。如果要得
;当
时,
,所以超前校正装置又是
,但实际上,一般超前校正网络的最大相位超前角
到大于 的相位超前角,可用两个超前校正网络相串联来实现,并在串联的两个网络之间加一隔离放大器,以消除它们之间的负载效应。 6.2.2 迟后校正
与超前校正相反,如果一个控制系统具有良好的动态性能,但其静态性能指标较差(如静态误差较大)时,则一般可采用迟后校正装置,使系统的开环增益有较大幅度的增加,而同时又可使校正后的系统动态指标保持原系统的良好状态。 (一) 迟后校正装置
无源的迟后校正装置可由图6—7(a)构成,其传递函数为
(6—11)
式中 , 。
有源的迟后校正装置由图6-7(b),其传递函数为
(6-12)
式中,
,
等式右边负号可串联一反相器加以抵消,因而(6-12)可改
写为比例积分控制器PI的形式:
(6-13)
(二)迟后校正装置的极点及频率特性
由式(6-11)可分别得到该迟后校正装置的零、极点分布图(6—8)、极坐标图(6—9)、伯德图(6—10)
图6-8 图6-9
图6-10
图中 和
分别为Φ =arcsin
ω
=
比较超前校正装置和迟后校正装置可以发现,迟后校正装置具有如下特点: 1)输出相位总滞后于输入相位,这是校正中必须要避免的; 2)它是一个低通滤波器,具有高频率衰减的作用;
3)利用它的高频衰减作用(当 大相位裕量的目的。 6.2.3 迟后-超前校正 (一) 迟后-超前校正装置
),使校正后系统剪切频率 前移,从而达到增
上图构成了迟后-超前的无源和有源装置,无源校正装置的传递函数为:
(6-14)
上式中,令
同时,上式也可改写成如下形式:
,且令 。
(6-15)
其中前半部分起超前作用,后半部分起迟后作用。
同理,有源校正装置的传递函数为: