超前滞后校正
超前滞后校正设计的基本原理是利用网络的超前部分来增大系统的相角裕度,同时利用滞后部分来改善系统的稳态性能。这种矫正方法兼有滞后校正和超前校正的优点,即已校正系统响应速度较快,超调亮较小,抑制高频噪声的性能也较好。当待校正系统不稳定,且要求矫正后系统的响应速度、相角裕度和稳态精度较高时,采用超前滞后校正比较合适。
超前滞后矫正器的传递函数可表示为:
式中,,。
基于MATLAB的超前滞后校正器的设计步骤:
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(1)根据要求的稳态性能指标,求系统的开环增益K。
(2)更具求得的K值,用MATLAB软件绘制校正前原系统的BODE图,并求原系统的幅值裕度(Gm)、相角裕度(Pm)、截至频率,检验性能指标是否满足要求。若不满足,执行(3)。
(3)在原系统对数幅频特性曲线上,选择斜率由-20dB/dec变为-40dB/dec的交接频率作为校正网络超前部分的交接频率1/T2。
(4)根据设计要求确定校正后系统截至频率,使得校正网络中1/T2和1/(位于的两侧,在处Gc(s)可近似为
校正后系统在处的对数幅频应为0dB,所以有
由此解出word公式编辑器。
(5)根据相角裕度的要求,估算校正网络滞后部分的交接频率1/T1,估算中因1/T1离最远,所以可令1/()这一项在处的相角为-90度,再通过,求解T1。
(6)用matlab绘bode图,并检验系统各项指标是否满足设计要求,若不满足则可适当增大,重新执行步骤(4)、(5)、(6),直至满足。
仿真实例
设一单位反馈系统的开环传递函数为
要求系统校正后满足下列指标要求:
爱阅读手抄报图片静态速度误差系数Kv=180*1/s
言情小说虐 截止频率
裙子怎么折无法面对相角裕度
幅值裕度
设计过程:
(1)求解K。K=Kv=180
(2)绘制与系统的bode图与阶跃响应曲线
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num1=180; den1=conv([1 0], conv([0.1 1], [0.5 1]));
sys1=tf(num1, den1);
margin(sys1);
figure(2);sys2=feedback(sys1, 1); step(sys2);
由bode图可知性能不符合要求,有响应曲线可知系统不稳定
(3)交接频率约为4rad/s,得T2=0.25.
(4)选取=3.5rad/s。
[mag,pha,w]=bode(sys1,3.5)
运行程序得到,解得=43
(5)根据相角裕度的要求,求解T1。传递函数为:
num1=180; den1=conv([1 0], conv([0.1 1], [0.25 1]));
sys1=tf(num1, den1);
sys2=tf([0.67 1], [28.81 1]);
sys3=tf([0.2观看的英语5 1],[1/86 1]);
sope=sys1*sys2*sys3;
margin(sope);
figure(2);sope2=feedback(sope,1);step(sope2);
由图可知,幅值裕度21.7dB>10dB,相角裕度54.9>45,截止频率6.36>3.2rad/s均满足要求。系统超调量为百分之32,峰值时间1.32s,调节时间2s。矫正后系统的性能得到了很好的改善。