超前校正

系统稳定性和动态性能

$R_1$
$R_2$
C
C
$U_2$
$U_1$
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U2(s)U1(s)=R2R11Cs+R2=R2+R1R2CsR1+R2+R1R2Cs=R2R1+R2+R1R2CR1+R2s1+R1R2CR1+R2s=1α+Ts1+TsαGc(s)=1+αTs1+Tsα>1αGc(jω)=1+αTjω1+Tjω

为了补偿增益的衰减,需要串联一个比例放大环节 α / 放大器增益需要提高 α

Pasted image 20240624000329.png|400

Pasted image 20240624000352.png|400

相关参数

分度系数:α=R1+R2R2(α>1)

时间常数:T=R1R2R1+R2C

转折频率:ω1=1αT ω2=1T

Pasted image 20240624001052.png

最大超前角频率:

ωm=1αT1T=1Tα

最大超前角:

φm=arctanα12α=arcsinα1α+1

对数幅频值:

12×20(lg1Tlg(1αT))=10lgαL(ωm)=20lg|Gc(jωm)|=10lgα

对系统的影响

设计校正的步骤

  1. 根据稳态要求,确定未校正系统的放大系数 K

  2. 画出未校正系统 Go(s) 的Bode图 (渐近特性图)
    求未校正系统的截止频率 ωc相角裕度 γ
    注意是要求渐近特性
    这里真正需要求的其实是在期望截止频率处的幅值,之后利用此数值作为超前校正拉高的值

  3. 根据期望的截止频率计算出超前校正的相关参数
    最大超前角频率 = 期望的系统截止频率
    来计算相关参数:
    1Tα=ωc 期望的截止频率满足此关系

    |L(ωc)|=10lgα
    先计算未校正系统在期望截止频率处的对数幅值
    此幅值作为校正环节 “抬高”的幅值
    (本质上就是在此点处将幅值拉高,使之作为截止频率)

    得到参数 α,T

  4. 超前校正环节

    αGc(s)=1+αTs1+Ts
    为了补偿无源超前网络产生的增益衰减,放大器增益需提高 α

  5. 验证校正后系统的性能指标
    校正后的系统 αGc(s)Go(s)

γ=φm+γ(ωc)