以下为我学习的小结,难免有错误不当之处,请各位多批评指正,多交流讨论。

滞后校正装置的传递函数为:机电控制基础之相位滞后校正,其评率特性如下图伯德图所示: 

机电控制基础之相位滞后校正

由此可见,相位滞后校正主要利用负幅值段,使被校正系统高频段衰减,幅值穿越频率左移,从而获得充分的相位裕量,其相位滞后部分要远离预计的新的幅值穿越频率(大约5倍的关系),使得相位滞后特性在校正中基本不起作用。下面通过一例题进行分析。在滞后环节中,两个转折频率为机电控制基础之相位滞后校正,机电控制基础之相位滞后校正(机电控制基础之相位滞后校正)。

机电控制基础之相位滞后校正<机电控制基础之相位滞后校正时,L(机电控制基础之相位滞后校正)=0(近似),(1段)

机电控制基础之相位滞后校正,L(机电控制基础之相位滞后校正)=-20lg(机电控制基础之相位滞后校正)+20lg(机电控制基础之相位滞后校正)(2段)

机电控制基础之相位滞后校正>机电控制基础之相位滞后校正时,L(机电控制基础之相位滞后校正)=20lg(机电控制基础之相位滞后校正);(3段)

滞后校正的基本思路为:把校正后的穿越频率预设在3段,并使截止频率1/T远离该穿越频率。

某一单位负反馈系统的开环传递函数为机电控制基础之相位滞后校正,试设计校正装置,使得校正后单位速度输入稳态误差为机电控制基础之相位滞后校正=0.2,相位裕量机电控制基础之相位滞后校正>40度,幅值裕量机电控制基础之相位滞后校正

(1)由稳态误差计算开环增益K=1/机电控制基础之相位滞后校正=5.

(2)画出系统校正前的开环传递函数的伯德图:

机电控制基础之相位滞后校正

由MATLAB计算绘制的伯德图可知,原系统的幅值裕量为-4.44,相位裕量为(-193+180)=-13度,均不符合要求,先采用相位滞后校正方法来校正。

(3)确定校正后系统的幅值穿越频率机电控制基础之相位滞后校正

机电控制基础之相位滞后校正度(其中40为要求的相位裕量,5为为了补偿滞后校正中相位滞后带来的影响),解得机电控制基础之相位滞后校正=0.56rad/s。

(4)有新的穿越频率机电控制基础之相位滞后校正确定机电控制基础之相位滞后校正

机电控制基础之相位滞后校正,

-20lg(1/机电控制基础之相位滞后校正)=机电控制基础之相位滞后校正,解得机电控制基础之相位滞后校正=8.93

(5)确定校正环节的装着频率1/T=机电控制基础之相位滞后校正/5,解得T=8.93,所以相位滞后校正环节的传递函数为机电控制基础之相位滞后校正,校正后的传递函数为机电控制基础之相位滞后校正

(6)画出校正后系统开环传递函数的伯德图

机电控制基础之相位滞后校正

机电控制基础之相位滞后校正

 

 

校正后的幅值裕量为13.2rad/s,相位裕量为38.3度,符合要求,完毕。

附MATLAB绘图代码(校正后)

1、伯德图绘制

clc;
clear all;
close all;
s=tf('s');
G0=5*(8.93*s+1)/(s*(79.72*s+1)*(s+1)*(0.5*s+1));  %%开环传递函数
s=tf('s');
figure(2)
margin(G0);
[gm,pm,wg,wp]=margin(G0);
grid;

 

1、时域响应图绘制

s=tf('s');
t=0:0.1:20; %%设置仿真时间
u=t;
G0=5/(s*(s+1)*(0.5*s+1)); %%开环传递函数
G1=5*(8.93*s+1)/(s*(79.72*s+1)*(s+1)*(0.5*s+1));  %%开环传递函数
G=feedback(G0,1);%%闭环传递函数 
Gc=feedback(G1,1);%%闭环传递函数 
figure(1);
lsim(G,u,t)
hold on,lsim(Gc,u,t);
grid;
xlabel('t');ylabel('c(t)');
title('单位斜坡响应');

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