大家好,我是寶刀君,很高興我們又見面了~
自控系列文章,基本大抵已成型,重要的知識點(diǎn)已經(jīng)悉數(shù)全發(fā)在公眾號中,目前只差校正這一部分。
寶刀君思來想去,這個(gè)知識點(diǎn)也不能不講(學(xué)生后臺經(jīng)常留言問),那就再獻(xiàn)獻(xiàn)丑,講點(diǎn)自己搜集掌握的內(nèi)容吧,供各位復(fù)習(xí)時(shí)參考。
校正這一部分,有時(shí)域校正、復(fù)數(shù)域校正、頻域校正。
時(shí)域校正大家平時(shí)做時(shí)域分析題時(shí)經(jīng)??吹?,比如常見的反饋校正、順饋校正等等,這類圖經(jīng)常出現(xiàn)在時(shí)域分析的題目中,在此先不展開講,這里主要給大家講點(diǎn)頻域校正。
頻域校正又分為串聯(lián)超前校正、滯后校正、滯后-超前校正,這些校正方式,都是有固定步驟、有固定規(guī)律可循的,從應(yīng)試的角度講,記住每一步的操作步驟,就可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)校正。
真的嗎?
放心,沒有騙你,至少在盧京潮老師這本自動(dòng)控制原理這本書上,確確實(shí)實(shí)給出了每一個(gè)步驟,你只要明白其原理,依葫蘆畫瓢即可。
今天我們先講講串聯(lián)超前校正。
1
超前校正基本原理
首先是超前校正網(wǎng)絡(luò)特性--RC電路圖。
也就是說,校正部分的傳遞函數(shù)是:
注意,a是大于1的。
而超前角和對應(yīng)的角頻率為:
上面這些量是怎么推導(dǎo)出來的呢?
如果你對此感興趣,請看下面的圖片,如果不感興趣,可以直接跳過,直接看后續(xù)內(nèi)容。
它是通過對相角表達(dá)式求導(dǎo),得出極值,找到最大的超前角,用這個(gè)角來表示參數(shù)a,而且它超前角頻率處對應(yīng)的Bode幅頻值是確定的,即10Lga。
其中,超前角和10Lga之間的關(guān)系變化曲線如下圖表示:
從上圖可以看出來,一級超前網(wǎng)絡(luò)能提供的最大超前角不超過60度。
2
串聯(lián)超前校正的步驟
好,明確了上面的基礎(chǔ)知識,下面給出串聯(lián)超前校正的步驟(盧老師的課本和課件給的是非常清晰?。?/span>
西工大的課本上給出了一道例題,大家可以對照著上面的步驟自行對比下:
PPT上的這道例題,和課本上的例題幾乎一摸一樣,我給出課本上的做這道題的詳細(xì)步驟:
題目對應(yīng)的Bode圖,可能有些看不清,附一張PPT上的高清版:
解題過程是清晰的,相信大家應(yīng)該都可以看到,可以揣測出來。
3
解 說
做這種題,步驟很固定,由穩(wěn)態(tài)精度要求確定開環(huán)增益K,然后繪制校正前系統(tǒng)的Bode圖,根據(jù)題目/系統(tǒng)要求,對照指標(biāo)一看,發(fā)現(xiàn)原始截止頻率比要求的低,相角裕度低,哦,這時(shí)首先要考慮使用超前校正。
考試時(shí),上面這個(gè)“為什么選擇使用超前校正的原因”內(nèi)容必須得寫,你想想呀,那么多校正方式,你為什么要用超前,總得給出個(gè)理由吧?
然后,最大相角超前量,這根據(jù)公式一步就算出來了,然后再依次算出超前網(wǎng)絡(luò)參數(shù),算出a和10Lga,畫線,該水平線與原始L0(w)線有個(gè)交點(diǎn),記為A'。
在計(jì)算A'的頻率時(shí),用到了之前寶刀君提到的列等高距離的方法,即干完這7道題,包你學(xué)會(huì)從對數(shù)幅頻特性曲線圖中求開環(huán)增益K!,文章中有詳細(xì)步驟,不懂的同學(xué)可以點(diǎn)擊查看。
該點(diǎn)頻率求出來后,與題目要求的截止頻率做對比,取最大者作為最終的截止頻率。
接下來,就是做鏡像點(diǎn)了,所謂鏡像點(diǎn),就是對稱點(diǎn),那么該對稱點(diǎn)到0dB線的距離就和A到0dB線的距離一樣了!即高度一樣了!
高度一樣,這就好辦,下來求C點(diǎn)頻率時(shí),就可以方便的使用呀!就是題目中我列寫的那個(gè)式子!
C、D兩點(diǎn)確定后,校正裝置也就確定出來了!
最后,驗(yàn)算指標(biāo)。
4
總 結(jié)
總結(jié)一下,超前校正,如果考試除了這種類型的,你就按這個(gè)步驟做,就能設(shè)計(jì)出校正裝置(很套路)。
超前校正利用超前網(wǎng)絡(luò)相角超前、幅值增加的特性,校正后可以使系統(tǒng)的截止頻率和相角裕度均有所改善,從而改善系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能。
因此,你拿到題之后,繪制出原始系統(tǒng)的Bode圖、計(jì)算出原始的截止頻率后(厲害了,Word近似法!求截止頻率竟然這么快!),如果發(fā)現(xiàn)原始系統(tǒng)的截止頻率小于題目中要求的,這時(shí)候,就優(yōu)先使用超前校正!
那滯后校正呢?
敬請期待下篇推文!
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