最新721相位超前校正
相位超前校正
确定开环增益K 画出未补偿系统的Bode图，并求 0 , L g 0
稳态误差的要求
m 0
1 sin m 1 sin m
5 ～10
求未补偿系统幅值为 10 lg( 1 ) 处的频率， m c
初步确定超前补偿网络参数 , T
L 0 ( c ) 10 lg 1
0
进而求出超前网络的 值。
② 若事先未提出对校正后系统截止频率 c 的要求，可从给出 的相角裕度 要求出发，通过以下的经验公式求得超前网络 的最大超前角 m ；
1 sin m 1 sin m
m 0
arcsin
1 1
( m )
1 sin m 1 sin m
1
当 m 时，网络的对数幅值为 L c ( m ) 10 lg
二、串联超前校正
超前网络进行串联校正的基本原理：利用超前网络的相角超前 特性。只要正确地将超前网络地转折频率 1 T 和1 ( T ) 选在待校 正系统截止频率的两旁，并适当选择参数 和 T ，就可以使已 校正系统的截止频率和相角裕度满足性能指标的要求，从而改 善闭环系统的动态性能。闭环系统的稳态性能要求可通过选择 已校正系统的开环增益来保证。
Gc (s) Ts 1
T
1
m
Ts 1
满足性能指标要求？
统在单位斜坡输入信号作 用时， ① 稳态误差 e ss 0 . 1， ② 相角裕度 45 ， ③ 幅值裕度 L g 10 dB ，试设计串联无源超前网络。
R (s )
K
C (s )
超前校正补偿器滞后校正补偿器设计
目录▪利用根轨迹设计超前或相位超前补偿器▪利用频率响应设计超前或相位超前补偿器▪利用根轨迹设计滞后或相位滞后补偿器▪利用频率响应设计滞后或相位滞后补偿器▪利用根轨迹或频率响应设计超前滞后补偿器超前补偿器和滞后补偿器在控制领域应用非常广泛。
超前补偿器可以增加系统稳定性和提高系统的响应速度；滞后补偿器可以减小（但不能消除）稳态误差。
根据需要，还可以对一个或多个超前补偿器和滞后补偿器进行多种方式的连接。
超前、滞后和超前/滞后补偿器通常用于对传递函数形式表示的系统进行设计，系统转换这一节解释了如何将状态空间模型转换为传递函数模型。
利用根轨迹设计超前或相位超前补偿器利用根轨迹法可以对一阶超前补偿器进C(s)行设计,根轨迹形式的超前补偿器如下：我们用下面的命令将补偿器C(s)和系统P(s)连接起来。
利用频率响应设计超前或相位超前补偿器一阶相位超前补偿器也可以用频率响应法进行设计。
频率响应形式的超前补偿器如下所示：两个转角频率位于1/aT和1/T处，注意加入系统的正相位位于这两个频率之间。
根据a的值可知，一个超前补偿器可提供的最大超前相位为90°，如果你需要超过90°的相位，可以采用两个超前补偿器串联的形式。
补偿器提供的最大超前相位出现在中心频率处，中心频率可由下式计算。
在幅值图上可以看到超前补偿器的另一个作用，即它会提高系统在高频处的增益（增加的增益值为a），这会使得穿越频率增大，因此可以减少系统的上升时间和调节时间（但会放大高频噪声）。
Matlab中频率响应形式的相位超前补偿器C(s)可用下列代码表示（a和T已经定义过）：我们用下面的命令将补偿器C(s)和系统P(s)连接起来。
利用根轨迹设计滞后或相位滞后补偿器一阶滞后补偿器C(s)可以用根轨迹法进行设计，滞后补偿器的根轨迹形式如下：Matlab中根轨迹形式的相位滞后补偿器C(s)可用以下代码表示，假设z和p已经定义过。
我们用下面的命令将补偿器C(s)和系统P(s)连接起来。
国家开放大学《机电控制工程基础》形考任务1-4答案
形考任务1一、判断题（共20道，每道2分）自动控制就是在人直接参与的情况下，利用控制装置使生产过程的输出量按照给定的规律运行或变化。
[答案]错反馈控制系统通常是指正反馈。
[答案]错所谓反馈控制系统就是的系统的输出必须全部返回到输入端。
[答案]错给定量的变化规律是事先不能确定的，而输出量能够准确、迅速的复现给定量，这样的系统称之为随动系统。
[答案]对自动控制技不能提高劳动生产率。
[答案]错对于一般的控制系统，当给定量或扰动量突然增加时，输出量的暂态过程一定是衰减振荡。
[答案]错对于一般的控制系统，当给定量或扰动量突然增加某一给定值时，输出量的暂态过程可能出现单调过程。
[答案]对被控制对象是指要求实现自动控制的机器、设备或生产过程。
[答案]对任何物理系统的特性，精确地说都是非线性的，但在误差允许范围内，可以将非线性特性线性化。
[答案]对自动控制中的基本的控制方式有开环控制、闭环控制和复合控制。
[答案]对一个动态环节的传递函数为1/s，则该环节为一个微分环节。
[答案]错控制系统的数学模型不仅和系统自身的结构参数有关，还和外输入有关。
[答案]错控制系统的传递函数取决于自身的结构与参数，和外输入无关。
[答案]：对传递函数模型可以用来描述线性系统，也可以用来描述非线性系统。
[答案]错系统的传递函数为则该系统有两个极点。
[答案]错传递函数是物理系统的数学模型，但不能反映物理系统的性质，因而不同的物理系统能有相同的传递函数。
[答案]对某环节的输出量与输入量的关系为y(t)=Kx(t)，K是一个常数，则称其为比例环节。
[答案]对对于同一系统，根据所研究问题的不同，可以选取不同的量作为输入量和输出量，所得到的传递函数模型是不同的。
[答案]对在零初始条件下，传递函数定义为输出和输入之比。
[答案]错控制系统传递函数分子中s的最高阶次表示系统的阶数。
[答案]错开环控制系统的精度主要取决于。
[答案]D.系统的校准精度反馈控制系统通常是指。
超前校正
目录控制系统超前校正 (1)1控制系统的超前校正设计 (1)1.1目的 (1)1.2系统参数设计步骤 (1)2.校正系统设计 (1)2.1. 控制系统的任务要求 (1)2.2. 校正前系统分析 (2)2.3. 校正系统的设计与分析 (3)2.4. 校正前后系统比较 (6)参考文献 (10)控制系统超前校正1控制系统的超前校正设计 1.1目的（1） 了解串联超前校正环节对系统稳定性及过渡过程的影响； （2） 掌握用频率特性法分析自动控制系统动态特性的方法； （3） 掌握串联超前校正装置的设计方法和参数调试技术；（4） 掌握设计给定系统超前校正环节的方法，并用仿真技术验证校正环节理论设计的正确性。
1.2系统参数设计步骤（1）根据给定的系统性能指标，确定开环增益K 。
（2）利用已确定的开环增益K 绘制未校正系统的伯德图,在这里使用MATLAB 软件来绘制伯德图显得很方便,而且准确。
（3）在伯德图上量取未校正系统的相位裕度和幅值裕度，在这里可以利用MATLAB 软件的margin 函数很快计算出系统的相角裕度和幅值裕度并绘制出伯德图。
然后计算为使相位裕度达到给定的指标所需补偿的超前相角其中为给定的相位裕度指标，为未校正系统的相位裕度，0为附加的角度。
（当剪切率为-20dB 时，0可取5-10°，剪切率为-40dB 时，0可取10-15°，剪切率为-60dB 时，0可取15-20°。
） （4）取m ϕϕ=∆，即所需补偿的相角由超前校正装置来提供，从而求出求出a 。
（5）取未校正系统的幅值为-10lga(dB)时的频率作为校正后系统的截止频率。
为使超前校正装置的最大超前相角出现在校正后系统的截止频率（6）由计算出参数T ，并写出超前校正传递函数。
（7）检验指标：绘制系统校正后的伯德图，检验是否满足给定的性能指标。
当系统仍不能满足要求时增大值，从步骤3开始重新计算设计参数啊a 和T 。
721型分光光度计操作维护规程
GYEM QW 22/004 721型分光光度计操作维护规程1 仪器简介1.1 仪器名称：分光光度计1.2 仪器型号：721型1.3 出厂编号：952133、84111941.4 本站编号：Y007、Y0081.5 制造商：上海航空测试所、上海第三分析仪器厂1.6 购置日期：1995.2、1987.71.7 主要技术指标：波长范围：360～800nm波长精度：360～600±3nm，600～700±5nm，700～800±8nm。
2 操作步骤2.1 在仪器尚未接通电源时，电表的指针必须位于“0”刻线上，若不是，则可以用电表上的校正螺丝进行调节。
2.2 接通电源，打开比色皿暗箱盖，选择需用的波长及灵敏度，调节“零点”，盖上暗箱，旋转调“100%”电位器使电表指针到满度附近，然后打开暗箱，使仪器预热20分钟。
2.3 放入样品溶液，读出表头读数，并及时记录。
2.4 测定完毕，依次关上仪器及稳压器电源开关，并切断电源。
2.5 保持仪器清洁，罩上仪器罩，填写使用记录。
3 注意事项3.1 使用本仪器前，使用者应该首先了解本仪器的结构和工作原理，以及各个操作旋钮的功能。
3.2 在未按通电源之前，应该对于仪器的安全性进行检查，电源线接线应牢固，通地要良好，各个调节旋钮的起始位置应该正确，然后再接通电源开关。
3.3 放大器灵敏度有“五档”，是逐步增加的，“1”最低，其选择原则是保证能使空白档良好调到“100”的情况下，尽可能采用灵敏度较低档，这样仪器将有更高的稳定性，所以使用时一般置“1”，灵敏度不够时再逐渐升高，但改变灵敏度后须按2.2重新校正“0”和“100%”。
4 仪器的维护保养4.1 仪器应安放在干燥的房间内，放置在坚固平稳的工作台上。
4.2 仪器室内照明不宜太强，热天时不能用电扇直接向仪器吹风，防止灯泡灯丝发光不稳。
4.3 为确保仪器稳定工作，电压波动较大的地方，220V电源要预先稳压，即使用220V稳压器。
721分光光度计常见故障及维修
721分光光度计常见故障及维修1.故障现象：调零时µA表正常，调整100％时，?A表指示也正常，开机仅廿分钟左右100％指示为无穷大。
关机后再重开、又重复上述现象。
分析检修：该故障很明显是线路中的软故障。
该仪器由放大器稳压电源电路，钨灯稳压电路和放大器电路三大部分组成。
校零时?A表正常、说明放大器电路正常。
因此，考虑是钨灯稳压电路部分的故障。
首先检查100％的调节电位器W2是否完好，该电位器在仪器控制面板上，是一多圈电位器、用万用表测得其阻值连续可调，说明电位器完好。
通过调节W2就可以改变稳压电源的基准电压，基准电压经集成运算放大器5G23A6脚输出然后送到BG10、BG9达到改变钨灯的光亮度，从而使光电管的电流发生变化。
通电后，待故障重复出现时调节W2，然后测其电压是否在5V～11.5V内连续可调，结果电压不受调整。
逐级往前测量。
先检查运算放大器，5G23A⑥脚为输出端，用万用表测其⑥脚电压在旋转W2时，是否随之变化。
然后检查BG9、BG10，多测量BGl0(3DGl3C)时be结没有电压、但当焊下测管子内阻仍正常，这样就可以断定该管子系软击穿，将它更换后机器恢复了正常2、开启电源，将转换开关打到透光档，打开样品室的盖板，如果显示显示不到零，用调零电位器调不到零位时，可从下列几方面去检查：开启电源后，先检查钨灯电压是否正常（应在11.5＋0.5V），若正常则取下长方形盖板，检查仪器左侧的一直粗调零位电位器，它顺时针旋转时指示变大，逆时针旋转时则相反，看看这样能否调到零位。
第三步检查仪器内部联接线是否有脱落、虚焊和接触不良等现象（包括检查七芯插座、插头等）。
第四步检查放大器是否受潮，严重受潮时会影响零位调节。
为了较快驱除潮气，可用电热吹风机向光电管暗盒内吹入热风，但需注意不要太烫，因硅胶筒座是塑料的，温度太高容易软化。
此外，微电流放大器有故障或光电管损坏也会导致调不到零位。
此时，可拆下暗盒，将光电管的二股引线焊去，单是放大器。
721型分光光度计使用及波长的检测与校正
721型分光光度计使用及波长的检测与校正分析相关2010-09-28 06:59:17 阅读390 评论0 字号：大中小订阅/Detail.aspx?id=297492721系列分光光度计经搬运或长时间使用，都可能使仪器的波长产生误差。
为了使仪器能正常工作，遵照国家JJG178—1996可见分光光度计检定规程，本人总结出一套完整的对于波长误差的调校方法，具体介绍如下：一、光路调整将仪器电源开启，把波长盘调至580nm处旋转光量调节钮，使光量较大，打开比色皿槽盖，在槽内光门侧放一白纸，此时应在白纸上看到一长方形黄色光斑，且长方形边缘清晰，无杂色现象。
否则打开仪器后盖板，松动光源灯座，移动光源灯位置，使灯丝与光源入射光长圆形孔平行，不要造成入射光长圆形孔与灯丝成十字交叉型，以免影响通光量。
让光束通过透镜射向反射镜正中央，通过狭缝进入单色器，反复调整灯泡和灯座位置，使单色光呈现规则长方形，直至满意为止。
二、波长误差的调校只有在光路基本正常的条件下才能准确调校仪器波长。
1.按JJG178—1996规程，用不同波长的干涉滤光片（如420nm、550nm、650nm），对仪器进行测试。
当测试结果出现恒正误差，或恒负误差时，即在高低波长范围内的误差值恒为正，或恒为负，且三点数值基本相等，我们暂称这种现象为线性误差，此情况下调校比较容易。
打开仪器上盖板，松开波长刻度盘三个紧固螺钉，轻轻将波长盘向正或负转动误差值即可，再上好紧固螺钉，误差消除。
2.如用上述方法测试，在550nm结果准确，而在低波长段420nm处，出现正误差，在高波长段650nm 处出现负误差。
这种情况称之为非线性误差，此时整个光谱谱带被压缩了，调校此种非线性波长误差方法是，松开波长盘三个螺钉，正时针方向旋动波长盘是正负误差绝对值的1/4nm后，旋紧波长盘三个螺钉，然后旋动波长校准螺丝，使550nm准确后，在测试420nm或650nm点处，结果正负误差减小到规程要求值，仪器波长误差合格。
串联超前校正.
16 16
1 1
2.如果通过串联超前网络对系统进行校正，则最 可能利用其那种特点？可改善系统的哪方面性能？
(2)用频域法设计无源超前校正网络
设计步骤
(1) 根据稳态误差要求，确定开环增益K。 (2) 利用已确定的开环增益，计算待校正系 统的相角裕度。
设计步骤
(3) 根据截止频率 c 要求，计算超前网T
d.无源滞后网络的对数频率特性
aGc
(s)
1 bTs（b 1 Ts
1）
的对数频率特性 L(ω)
10log b
曲线图如图所示
结论：在 m 处具
有最大超前相
1
m 1
T
bT
0
20log b
角 m ，且正好处
于 频 率 1/bT 和 1/T
的几何中心线。
φ(ω) 90O
m
(
1
1)Tω α T2ω2
将上式求导并令其为零，得最大超前角频率：
ω
m
T
1
设ω1为频率1/aT和1/T的几何中心，则有：
lgω1
1 (lg 2
1 aT
lg 1 ) T
1 lg 2
1 aT 2
lg
1
T
ωm ω1
代入相角计算公式得最大超前相角 ：
m
arctg
a 2
1 a
串联超前校正的应用条件
超前校正一般应用于系统原来稳定但相角裕度不 满足要求且快速性不满足要求的系统。
在截止频率附近相角迅速减小的系统不宜采用串 联超前校正。产生的原因有两种：①有两个交接 频率彼此靠近的惯性环节；②有两个交接频率彼 此相等的惯性环节；③有一个震荡环节。
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7.3 基于伯德图的相位超前校正
40 20
0 -20 -40
15 0
-15 -30 -45 -60
-75 -90 -105 -120 -135 -150 -165 -180
m g0 g1 (5 ~ 1)0
g0 为系统期望的相角裕量 g1 未校正系统的相角裕量
一般预留抵消滞后量为5°~10°
自动控制原理
④ 根据
1sinm 1sinm
，由m求出值
自动控制原理
7.3 基于伯德图的相位超前校正
⑤ 相位超前装置在m处的幅值
L(m)1l0g
所以c2应选在未校正系统的L( =－10lg处。
L () 2 lg 0 1 (T ) 2 2 lg 0 1 ( T ) 2
L 20lg
10lg
()t g 1 T t g 1 T
频率特性的主要特点是： 相频特性为正值；
0
90 m 45
0
存在最大相位超前量m； m处，获得m；
L(m)1l0g
-45
-90
1
m
1
T
T
自动控制原理
7.3 基于伯德图的相位超前校正
1
c1＝47
g1=28°
10
自动控制原理
c1＝50
g1=26.6 10°0
c2＝58 g=45.35 100°0
自动控制原理
7.3 基于伯德图的相位超前校正
Amplitude
To: Y(1)
1.5 1.4 1.3 1.2 1.1
1 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1
⑥ 当c2＝m时，由
m
1
T
T 1
m
Gc(s)111TTss
⑦ 在系统中把原放大器增益增大倍，或插入一个增益为的
放大器。
⑧ 画出校正后的Bode图，确定此时的幅值穿越频率c2和相位 裕量g2，校验系统的性能指标。一定要校验，不满足做。
自动控制原理
7.3 基于伯德图的相位超前校正
例：已知一单位反馈系统的开环传递函数为 G(s) 250K0g s(s25)
⑦ 在系统中把原放大器增益增大2.2倍，或插入一个增益为2.2 的放大器。
⑧ 画出校正后的Bode图，确定此时的幅值穿越频率c2和相位 裕量g2，校验系统的性能指标。
G ( s ) 1( 1 0 0 .0 02 s ) 5 2 5 5 2 . 7 2 ( s 0 3 ) 0 9 s ( 1 0 .0 s )1 4 ( 0 .01 s ) 1 s ( s 2 6 )s 5 ( 2 8 )6
（通过实例分析来总结）
自动控制原理
7.3 基于伯德图的相位超前校正
１．相位超前校正原理
自动控制原理 C1
相位超前校正装置 及其传递函数
ui
R1
R2
uo
Gc( s)1 1 TTs， s1 C1
u i R1
C2
R4
- R2
+
R3
-
+
uo
自动控制原理
7.3 基于伯德图的相位超前校正
• Bode图
试设计一个相位超前校正装置满足:
⑴ 相位裕量大于45°；
⑵ 对单位速度函数输入，输出的稳态误差小于或等于
0.01rad。
自动控制原理
7.3 基于伯德图的相位超前校正
解：① 对Ⅰ型系统ess=R/Kv，现R=1
要求
ess
1 10K0g
0.01即
K g1 取K g1
② 画出Kg=1时未校正系统Bode图，确定此时的c1和g。
7.3 基于伯德图的相位超前校正
40 20
0 -20 -40
15 0
-15 -30 -45 -60
-75 -90 -105 -120 -135 -150 -165 -180
1
c1＝47 g1=28°
10
自动控制原理
c1＝50 g1=26.6°
100
1000
7.3 基于伯德图的相位超前校正
自动控制原理
c1 47
g 1 8 ( c 1 ) 0 1 9 8 t0 0 1 0 g . 0 c 1 4 2 8
若按折线计算
g c150 1 8 ( c 1 ) 1 0 9 8 t 0 1 0 g . 0 c 1 4 2 . 6 6
自动控制原理
7.3 基于伯德图的相位超前校正
超前网络的相位超前量，c2应与m相重合。即c2应
选在未校正系统的L( =－10lg处。
L (c 2 ) 2 l1 g 0 2 0 lg 0 0 1 ( 0 . 0) 2 4 1 lg 0
20lg 100 0 462 25 625 0 000
58 1(0.0 4)2
2 340.7843912 m c2
gg ③ 求出需要相位超前网络提供的最大相位超前量m。 m 0 1 ( 5 ~ 1 ) 4 0 2 5 5 8 2 2 这里考虑原系统相频特性在c1附近较平坦，所以只加5°。
④ 由1 1 s si i n nmm 2.2
⑤ 决定校正系统的幅值穿越频率c2。为了最大限度利用相位
自动控制原理
7.3 基于伯德图的相位超前校正
⑥ T 当 c2 ＝1m m 时，2.由2 15 m88 1 6 10 T.0116T20.02553179
G c (s ) 1 1 1 T T s 2 s 1 .2 1 1 0 0 . .0 01 2 s s 1 5 s s 8 3 6 56 9 2 7
0 0
Step Response
From: U(1)
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
0.3
0.35
0.4
0.45
Time (sec.)
３．基于伯德图的相正装置，G为对象
利用频率响应法设计超前校正装置的步骤如下： ① 求出满足稳态性能指标的开环增益K值；
② 根据求出的K值，画出校正前的Bode图，确定此时 的幅值穿越频率c1和相位裕量g1；
7.3 基于伯德图的相位超前校正
③ 相位超前校正装置提供的最大相位超前量
721相位超前校正
自动控制原理
回顾： 系统校正的概念与校正装置
1．系统校正 ?
为了获得更好的系统性能，而对系统 的参数与结构进行必要的校调。
自动控制原理
自动控制原理
自动控制原理
自动控制原理
自动控制原理
自动控制原理
7.3 基于伯德图的相位超前校正
１．相位超前校正 校正原理？ 校正方法？ 校正利弊？