控制系统的环路补偿分析综述
开关电源环路补偿概述
其中 f =
1 ， Re 为等效电阻， C e 为等效电容。 2πRe C e
上式分子中对应的频率 fZ 为零点频率，分母中对应的频率 fP 为极点频率，f0 称为初始极点频率。
-2-
一个零点会在其零点频率处将斜率增加+1（20dB） 。零点会引起相位超前，由 fZ 处的零点， 引起在频率 f 处超前的相位是 θ ld = arctan f 。如下图示。 fZ
1 + j 2πfR2 C1 j 2πfR1 (C1 + C 2 )(1 + j 2πfR2 C1C 2 ) C1 + C 2
∠D ( f ) ⋅ 180 o π 幅频特性如右图上，相频特性如右图下。 θ1 ( f ) =
-7-
补偿后系统总开环传递函数如下 TV ( f ) = D( f )G ( f ) 幅频及相频特性曲线如右图。 从右边的曲线中，我们可以计算 出电压环的穿越频率： f C = 1.944 × 10 4 然后还可以计算出电压环的相位 裕量： θ 2 (1.944 × 10 4 ) + 180 = 66.427
斜率-1
斜率+1 斜率 0
fZ
fZ
斜率 0
一个极点会在其极点频率处将斜率增加-1（-20dB） 。极点会引起相位滞后，由 fP 处的极点， 引起在频率 f 处滞后的相位是 θ lag = arctan f 。如下图示。 fP fP
斜率+1 斜率 0
斜率 0
fP
斜率-1
四．常用补偿器分析 下面是 TypeII 型补偿器的电路原理图
-8-
dB
Hz 1 f2 = = 1 × 10 5 。 C1C 2 2πR2 C1 + C 2 计算实际的电阻电容参数： Rbias = 1 × 10 3 ，则 R1 = VO − VREF Rbias = 1.64 × 10 3 VREF 0o − 30o
开关电源环路补偿概述
开关电源环路补偿概述开关电源环路补偿是一种通过在开关电源回路中引入补偿元件，来提高开关电源输出性能的技术手段。
它的目标是通过合理设计和安排补偿电路，减小开关电源输出电压的波动、提高输出电流稳定性，从而满足电源对电压和电流稳定性的要求，降低系统的噪声，提高系统的可靠性和稳定性。
首先，反馈电路是开关电源中最基本的补偿措施。
它通过对输出电压或输出电流进行采样，并与期望值进行比较得到误差信号，再经过比例放大、积分等处理，通过对控制信号进行调整，实现对输出电压和电流的精确控制。
其次，补偿元件的作用是对开关电源中的非线性元件进行补偿。
例如，开关管的开关过程会引起电压和电流的突变，补偿元件可以通过电容、电感等元件对这些突变进行分解和平滑处理。
同时，补偿元件还可以对开关电源中的功率因素进行补偿，提高电源的功率因数。
最后，滤波元件的作用是对开关电源的输出信号进行滤波处理，消除高频噪声和干扰，使得输出信号更加平稳和稳定。
总体来说，开关电源环路补偿技术可以提高开关电源的稳定性和可靠性，降低噪声和干扰，满足电源对电压和电流稳定性的要求。
在实际应用中，需要根据具体的开关电源工作条件和要求，选择合适的补偿措施和元件，并进行合理的设计和优化。
同时，还需要考虑补偿元件的稳定性、成本和占用空间等因素，使得补偿方案具有实用性和经济性。
开关电源环路补偿技术在电源领域有着广泛的应用。
它可以应用于各种类型的开关电源中，例如交流-直流开关电源、直流-直流开关电源以及交流-交流开关电源等。
同时，它还可以适用于不同的电源输出要求，包括电压型和电流型等。
在一些特殊应用中，例如高精度仪器设备、通信设备、医疗设备等，对电源输出稳定性和噪声要求非常高的场合，开关电源环路补偿技术更是不可或缺的。
总结起来，开关电源环路补偿技术能够通过合理的补偿措施和元件设计，提高开关电源的输出性能，使得其在输入电压和负载变化时能够稳定输出所需的电压和电流。
它有着广泛的应用前景，可以提高电源系统的可靠性和稳定性，降低系统噪声和干扰，满足各种应用领域的需求。
控制系统的环路补偿分析综述58页PPT
46、法律有权打破平静。——马·格林 47、在一千磅法律里，没有一盎司仁 爱。— —英国
48、法律一多，公正就少。——托·富 勒 49、犯罪总是以惩罚相补偿；只有处 罚才能 使犯罪 得到偿 还。— —达雷 尔
50、弱者比强者更能得到法律的保护 。—— 威·厄尔
21、要知道对好事的称颂过于夸大，也会招来人们的反感轻蔑和嫉妒。——培根 22、业精于勤，荒于嬉；行成于思，毁于随。——韩愈
23、一切节省，归根到底都归结为时间的节省。——马克思 24、意志命运往往背道而驰，决心到最后会全部推倒。——莎士比亚
25、学习是劳动，是充满思想的劳动。——乌申斯基
谢谢！
LDO环路分析及补偿
目录一线性稳压源的大体结构 ........................... 错误!未定义书签。
二 LDO要紧参数.................................... 错误!未定义书签。
1. 负载调整率（Load Regulation）............ 错误!未定义书签。
2. 线性调整率（Line Regulation）............ 错误!未定义书签。
3. 压差（Dropout Votage）................... 错误!未定义书签。
4. 效率..................................... 错误!未定义书签。
三 LDO小信号分析.................................. 错误!未定义书签。
1. 误差放大器分析........................... 错误!未定义书签。
2. PMOS分析............................... 错误!未定义书签。
3. 反馈网络分析............................. 错误!未定义书签。
四各类补偿方式 ................................... 错误!未定义书签。
1. ESR零点补偿............................ 错误!未定义书签。
2. 内部米勒零点补偿......................... 错误!未定义书签。
3. 前馈补偿................................. 错误!未定义书签。
4. 三种方式同时补偿......................... 错误!未定义书签。
五总结 ........................................... 错误!未定义书签。
LDO环路分析及补偿Sim 2 仝刚低压差线性稳压器（Low Dropout Voltage Regulator，LDO）属于线性稳压器的一种，但由于其压差较低，相关于一样线性稳压器而言具有较高的转换效率。
环路补偿电路
环路补偿电路环路补偿电路始于20世纪50年代，它是一种重要的电路技术，用于动态抵消电路中引起的特定失真干扰，以改善信号质量。
由于它抵消信号失真，它经常用于电路防护和信号质量控制。
本文将介绍环路补偿电路的概念、原理和技术。
环路补偿电路由几个基本部件组成，主要是一个补偿二极管，或称为放大器，一个变压器，一个滤波器和一个电容器。
这些部件在电路中的功能和作用是：补偿放大器的作用是将电路中的信号放大，变压器的作用是将变压器输出的放大电压转变为输入信号；滤波器的作用是将放大后的电压中的失真信号滤掉；电容器的作用是将电路中的静态电压抵消掉，以保证稳定的电压输出。
环路补偿电路的原理是利用反馈技术，即反馈技术可以把失真的信号反馈到放大器，由放大器将失真的信号转变为有效的信号。
具体来说，环路补偿电路的原理是对信号进行放大，再将放大后的信号进行变压处理，将变压后的信号输入滤波器，滤波器滤掉失真的信号，然后经由电容器抵消回路中的静态电压，最后在反馈线路信号传入补偿放大器，把失真的信号转变成有效信号，实现补偿电路的功能。
环路补偿电路的技术有多种，其中最常用的是压控补偿（ACO）技术，该技术采用放大器的反馈通道，将放大的输入电压的变化转变为失真控制、输出电压的变化。
还有一种反射技术是采用变压器驱动失真控制，它将补偿电路中的输入信号与变压器输出信号进行比较，以产生改变反馈电压，进而改变补偿放大器的输出电压。
环路补偿电路是一项重要的技术，它可以改善电路中信号质量，抑制失真，提高精度，保障电路的稳定性和可靠性，有效地提高系统的性能。
它的出现，使电路技术有了极大的发展，为电子设备的发展提供了很大的帮助。
总之，环路补偿电路是一种重要的电路技术，它的出现可以提高电路性能，抑制失真，改善信号质量，确保电路的稳定性和可靠性，为电子设备的发展提供了很大的帮助。
开关电源环路补偿概述
开关电源环路补偿概述开关电源环路补偿是一种电子电路设计技术，用于提高开关电源的负载能力、精度和稳定性。
随着电子设备的不断发展，开关电源已经成为广泛使用的电源类型，应用于各种领域，如计算机、通信、工业控制、汽车电子等。
然而，开关电源在输出电流波形、输出电压稳定性以及负载适应能力上存在一些问题，通过使用环路补偿技术可以有效解决这些问题，提高开关电源的性能。
首先，我们来了解一下开关电源的基本工作原理。
开关电源主要由开关器件、变压器、整流滤波电路和控制电路组成。
输入电压经过整流滤波电路和开关器件的切换，最终输出变压器的二次侧，形成输出电压。
控制电路通过监测输出电压并调整开关器件的工作状态，来稳定输出电压。
然而，开关电源存在输出电流波形不理想、输出电压精度不高以及负载变化响应较慢等问题，这些问题可以通过环路补偿技术来解决。
在开关电源中，输出电流波形的不理想会导致输出电压的纹波增大，给其他电路造成干扰。
环路补偿技术可以通过对开关电源的控制电路进行补偿，使输出电流波形接近理想的直流信号。
具体来说，环路补偿技术包括两个主要方面，一个是在控制回路中引入一个外部补偿网络，另一个是在采样过程中加入一个额外的测量回路。
在控制回路中引入外部补偿网络可以改变系统的传递函数，从而减小输出电流的纹波。
补偿网络一般包括串联电感和并联电容，通过调整它们的数值可以改变控制环节的频率响应，从而达到减小输出电流纹波的目的。
此外，还可以通过控制补偿网络中的电感、电容的数值和连接方式，对系统的相位特性进行调整，以进一步提高系统的稳定性和攻角余量。
在采样过程中加入额外的测量回路可以提供准确的输出电流信息，从而使控制电路更好地调整开关器件的工作状态，进一步提高输出电压的精度和稳定性。
具体来说，额外的测量回路可以通过采样电阻、电流传感器或者其他测量设备获取输出电流信息，并反馈给控制电路，以校正开关器件的工作状态。
通过不断调整开关器件的工作状态，可以使输出电压尽量接近设定值，提高开关电源的稳定性和精度。
自动控制原理第六章_控制系统补偿与综合1PPT课件
c 62rads
mcT1T1 2.4 66r0 asd
T0.010S19 6
计算超前补偿网络的转折频率
1a m 2 6.406 3.2 8r5asd 2ma 60 2 .4 6 9.1 4 ra s d
Gc(s)1100..00
分度系数 R1 R2
R2
Gc' (s)
11aTs a 1Ts
aTR1C
时间常数
T R1R2C6 R1 R2
R1
说明：
（1）采用无源超前网络进行串联 ur 校正时，整个系统的开环增益要
下降 倍。
C R2
a
uc
G' (s)11aTs
c
a 1Ts
图6.2 带有隔离放大器的 无源超前校正网络
自动控制原理第六 章_控制系统补偿与
综合1
1、控制对象
尽可能地建立控制对象准确的数学模型。 最初设计阶段，可以对控制对象的数学模型进行适
合的，合理的简化。
2、性能指标
稳态误差指标
位置误差系数K p 速度误差系数 K v 加速度误差系数K a
时域指标 tr, tp ,ts ,
%
经验值：
值通常是这样估计的：如果未补偿系统的开环对数幅频
特性在截止频率处的斜率为-40dB/dec，一般取 5~10
如果为-60dB/dec则取 15~20
14
根据所确定的最大相位超前角 m
按
a 1sinm 1sinm
算出 a的值。
a 计算补偿装置在 m 处的幅值10lg
控制系统的固有部分其特性为已知补偿部分4系统补偿装置的设计方法串联补偿和反馈补偿综合法系统的固有特性一种补偿装置分析和经验验证性能指标选择参数系统的固有特性期望开环系统特性系统的性能指标确定补偿装置的结构和参数62频率响应法串联补偿校正一般而言当控制系统的开环增益增大到满足其静态性能所要求的数值时系统有可能不稳定或者即使能稳定其动态性能一般也不会理想
环路零点补偿与极点补偿作用
环路零点补偿与极点补偿作用一、环路零点补偿与极点补偿的基本概念环路零点补偿和极点补偿在电路等领域可是相当重要的概念呢。
就像是给一个系统打补丁，让它运行得更顺畅。
环路零点补偿啊，就像是给系统加了个小助手，能在一些特定的情况下调整系统的响应。
而极点补偿呢，就像是给系统做了个约束，防止它跑偏啦。
二、环路零点补偿的作用1. 改善系统的稳定性有时候系统就像个调皮的小孩子，很容易变得不稳定。
环路零点补偿就像是给这个小孩子一根棒棒糖，让它安静下来。
通过调整零点的位置，可以使得系统在面对各种干扰的时候，还能稳稳地工作，不至于崩溃或者出现乱码之类的奇怪现象。
2. 调整系统的频率响应这就好比是给系统的声音调个音。
不同的频率对于系统有着不同的影响，就像不同的音符组合成不同的音乐一样。
环路零点补偿可以让系统在某些频率上表现得更好，比如说让某个频段的信号能够更清晰地传输，就像把你想听的那首歌的高音部分变得更响亮一样。
3. 减小稳态误差系统工作的时候，总会有一些误差，就像我们投篮不可能每次都百发百中。
环路零点补偿就像是一个小技巧，可以让这个误差变得更小，让系统的工作效果更接近我们理想中的状态。
三、极点补偿的作用1. 限制系统的带宽系统的带宽就像是一条高速公路的宽度，如果太宽了，可能会有一些不必要的东西跑进来。
极点补偿就像是在高速公路上设置了路障，把带宽限制在一个合适的范围内，这样就能保证系统里只有我们想要的信号在跑，其他的干扰信号就被挡在外面啦。
2. 增强系统的阻尼想象一下系统是一个在晃动的秋千，阻尼就是让秋千慢慢停下来的力量。
极点补偿可以增强这个阻尼，让系统在受到冲击或者波动的时候，能够更快地恢复平静，而不是一直晃个不停。
3. 优化系统的瞬态响应当系统突然接收到一个信号，就像我们突然被吓一跳一样，会有一个瞬间的反应。
极点补偿可以让这个瞬间反应变得更合理，比如说不会让这个反应太过于剧烈，也不会让它反应得太慢，就像我们被吓的时候能够恰到好处地做出反应，而不是过度惊慌或者毫无反应。
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计算未校正系统的相角裕度 的要求，计算超前网络参数a和T； 根据截止频率 c 关键是选择最大超前角频率等于要求的系统截止频率，即 m c 以保证系统的响应速度，并充分利用网络的相角超前特性。显然，
成立的条件是 m c
) Lc (c ) 10lg a Lo (c
第六章
控制系统补偿和综合
§6.1 引言
系统分析是对现有控制系统的控制器和被控对象作定量 的了解和分析，得出现有系统的稳定性、稳态特性和暂态性 能指标。 控制系统的设计：是根据工艺上对被控对象的参数及控 制系统的任务和要求，确定控制系统的设计方案和结构，合 理选择执行机构、功率放大器、检测元件等组成控制系统。 经过安装调试和运行。若不满足要求，必须通过调整系统的 参数或增加新的环节使性能得到改善。仅靠调整系统放大系 数使系统满足工程上的要求是困难的。在系统原有结构上增 加新的环节是改善系统性能的主要手段。
1、滞后补偿装置
R1 R2
ur
uc
C
U c ( s) 1 Ts Gc ( s) U r ( s) 1 Ts
R2 1 R1 R2
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T ( R1 R2 )C
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2、滞后补偿网络的频率特性
L( w) 1
T
1 T
-20dB/dec
a 5 ~ 20
m : 400 ~ 600
采用两个超前网络串联，会使系统结构复杂，同时进一步降 低了抗干扰能力。此时，可考虑采用串联滞后补偿或其它补 偿装置。
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二、串联滞后补偿
设计指标：稳态误差和相角裕度 补偿原理：利用滞后网络的高频衰减特性，使系统校 正后截止频率下降，从而获得足够的相角 裕度。因此，滞后补偿网络的最大滞后角 应避免出现在系统截止频率附近。 适用场合：对系统稳态精度要求较高，响应速度要求 不高，而抗干扰性能要求较高的场合； 若未校正系统有满意的动态特性，而稳态 性能不满足要求，也可用串联滞后网络来 提高稳态精度，同时保持其动态特性基本 不变。 NJUST AUTOMATION 南京理工大学自动化系
K G0 ( s) s ( s 1)
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串联超前补偿的特点： 1、利用其相位超前特性，可以增大系统的稳定裕度，提高动态 响应的平稳性（Mr减小）和快速性（ts减小）; 2、对提高系统稳态精度作用不大，系统抗干扰能力有所下降； 3、一般用于稳态精度已基本满足要求，但动态性能差的系统； 4、若在未补偿系统的截止频率附近，相位下降迅速时，导致超 前网络的相角超前量不足以补偿到要求的数值，单个超前补 偿网络可能无法达到要求。一般：
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3、串联超前补偿
设计指标：稳态误差与相角裕度（或截止频率） 补偿原则：将超前补偿网络的最大超前角频率wm正好 于补偿后系统的截止频率处。
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已知截止频率要求，进行串联超前校正的一般步骤可归纳为： 根据稳态误差的要求，确定开环增益K。 根据所确定的开环增益K，画出未校正系统的波特图，
w
20 lg
( w)
w
m
900
滞后补偿网络相当于一低通滤波器：对低频信 号不产生衰减，而对高频信号有衰减作用。 越小， 高频信号衰减得越大。 NJUST AUTOMATION 南京理工大学自动化系
3、串联滞后补偿
用频率法对系统进行串联滞后校正的一般步骤可归纳为： 根据稳态误差的要求，确定开环增益K ； 根据确定的开环增益K，画出未校正系统的Bode图；
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控制系统的补偿（或校正） ： 根据工程上对系统 的要求，合理地确定校正装置的结构形式和参数的过程 称为系统的校正。为改善系统性能所增加的环节称为校 正装置。
补偿的实质是在原有系统中增加合适的校正装置， 引进新的零点、极点以改变原系统的系统Bode图的形状， 使其满足系统性能指标要求。 常见的补偿方式有：串联补偿、反馈补偿和复合补 偿
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2、超前补偿网络的频率特性
L( w)
20 lg a
+20dB/dec
10lg a
( w)
900
1 aT
wm 1 T
w
1 1 m aT T T a
1
a 1 m arctg arcsin a 1 2 a
a 1
m
w
Lc (m ) 20lg a 10lg a
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§ 6.2 串联补偿
一、串联超前补偿
常用于系统稳态特性已经满足，而暂态性能差（相 角裕量过小，超调量过大，调节时间过长）
一般而言，当控制系统的开环增益增大到满足其静态 性能所要求的数值时，系统有可能不稳定，或者即使能稳 定，其动态性能一般也不会理想。在这种情况下，可在系 统的前向通路中增加超前校正装置，以实现在开环增益不 变的前题下，系统的动态性能亦能满足设计的要求。
a
T
1
m a
Ｔ
验证已校系统的相角裕度和 幅值裕度是否满足要求。 值增大。 若不满足条件，返回，一般使 m c
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例1：单位反馈系统的开环传递函数为：
设计指标： （1）系统在单位速度输入作用下，稳态误差 ≤ 0.1 ； （2）开环幅值穿越频率ω c ≥4.4rad/s ； （3）相位裕量γ ≥45°； （4）幅值裕量Kg ≥10dB ； 试设计无源校正装置，并给出电路。
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1、超前补偿装置
R1 ur
C
R2
uc
U c ( s) 1 1 aTs U r ( s) a 1 Ts
R1 R2 a 1 R2
R1R2C T R1 R2
1 aTs aGc ( s ) 1 Ts
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