确定开环增益确定开环增益K后，后，画出未补偿系统的伯德图画出未补偿系统的伯德图，计算计算未补偿系统的相角裕度未补偿系统的相角裕度由给定的相位裕量值由给定的相位裕量值计算超前校正装置提供的计算超前校正装置提供的相位超前量相位超前量用频率法对系统进行串联超前补偿的一般步骤：用频率法对系统进行串联超前补偿的一般步骤：根据稳态误差的要求，确定根据稳态误差的要求，确定开环增益开环增益K。2 2、串联超前校正、串联超前校正 串联校正装置的设计方法和步骤并没有一成不变串联校正装置的设计方法和步骤并没有一成不变的格式，往往需要经过几次反复才能得到满意的方案，的格式，往往需要经过几次反复才能得到满意的方案，其解不是唯一的。其解不是唯一的。1 是用于补偿因超前补偿装置的引入，使系统是用于补偿因超前补偿装置的引入，使系统截止频截止频率增大而引起的相角滞后率增大而引起的相角滞后量。量。 值通常是这样估计的：如果未补偿系统的开环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对数幅频特性在截止频率处的斜率为-40dB/dec-40dB/dec，一般取一般取如果为如果为-60dB/dec-60dB/dec则取则取补偿角补偿角2即，取即，取确定最大超前角处的频率确定最大超前角处的频率由未补偿系统的对数幅频特性曲线，求得其幅值为由未补偿系统的对数幅频特性曲线，求得其幅值为 处的频率，该频率就是处的频率，该频率就是校正后的截止频率校正后的截止频率 。根据所确定的根据所确定的最大超前最大超前角角按按算出算出 的值的值。 3确定确定超前校正装置的参数超前校正装置的参数T画出画出补偿补偿后系统的伯德图后系统的伯德图，验证。，验证。计算相位裕度是否满足要求？如果不满足，则需增大计算相位裕度是否满足要求？如果不满足，则需增大 值，从第值，从第步开始重新进行计算。步开始重新进行计算。 4确定开环增益确定开环增益K稳态误差的要求稳态误差的要求画出未画出未补偿补偿系统的系统的伯德图伯德图,并求并求求未补偿系统幅值为求未补偿系统幅值为-10lga处的频率处的频率满足要求？满足要求？结束结束YN5例例-1.设一单位反馈系统的开环传递函数为设一单位反馈系统的开环传递函数为试设计一超前试设计一超前补偿补偿装置，使校正后系统的静态速度误差系数装置，使校正后系统的静态速度误差系数，相位裕度相位裕度，幅值裕度幅值裕度不小于不小于10dB。解：解：根据对静态速度误差系数的要求，确定系统的根据对静态速度误差系数的要求，确定系统的 开环增益开环增益K。67 根据相位裕度的要求确定超前补偿网络的相位超前角根据相位裕度的要求确定超前补偿网络的相位超前角计算计算 值值 超前补偿装置在超前补偿装置在处的幅值为：处的幅值为：计算校正后的截止频率计算校正后的截止频率 8计算超前计算超前补偿补偿网络的转折频率网络的转折频率9补偿后系统的框图如下图补偿后系统的框图如下图所示，其开环传递函数为所示，其开环传递函数为 对应的伯德图中蓝色线所示。由该图可见，对应的伯德图中蓝色线所示。由该图可见，补偿补偿后系统的相位裕后系统的相位裕度为度为 幅值裕度为幅值裕度为满足系统设计要求。满足系统设计要求。 10确定开环增益确定开环增益K稳态误差的要求稳态误差的要求画出未画出未补偿补偿系统的系统的伯德图伯德图,并求并求求未补偿系统幅值为求未补偿系统幅值为-10lga处的频率处的频率满足要求？满足要求？结束结束YN11练习：练习：设一单位反馈系统的开环传递函数为设一单位反馈系统的开环传递函数为试设计一试设计一超前超前补偿补偿装置装置，使，使补偿补偿后系统的静态速度误差系数后系统的静态速度误差系数,相位裕度相位裕度，幅值裕度幅值裕度不小于不小于10dB。解：解：根据对静态速度误差系数的要求，确定系统根据对静态速度误差系数的要求，确定系统 的开环的开环 增益增益K。12当当K=10时，未补偿系统的开环频率特性为时，未补偿系统的开环频率特性为13 根据相位裕度的要求确定超前补偿网络的相位超前角根据相位裕度的要求确定超前补偿网络的相位超前角计算计算 值值 超前补偿装置在超前补偿装置在处的幅值为处的幅值为： 14计算超前计算超前补偿补偿网络的转折频率网络的转折频率 补偿后系统的框图如下图补偿后系统的框图如下图所示，其开环传递函数为所示，其开环传递函数为 图例图例1 1 校正后系统框图校正后系统框图补偿补偿后系统的相位裕度为后系统的相位裕度为幅值裕度为幅值裕度为均已满足系统设计要求。均已满足系统设计要求。 15例例6-3 系统如图系统如图,试设计超前校正网络，试设计超前校正网络，使使r(t)=t 时时R(S)C(S)解：解：根据速度信号下稳态误差要求，确定系统的根据速度信号下稳态误差要求，确定系统的 开环增益开环增益KvK=10。绘制未绘制未校正校正系统的伯德图，如系统的伯德图，如图可知未图可知未校正校正系统的系统的截止频率和相角裕度为截止频率和相角裕度为 *也可辅助计算：也可辅助计算：P227 1617 根据相角裕度的要求确定超前校正网络的相角超前角根据相角裕度的要求确定超前校正网络的相角超前角计算计算 值值 超前校正装置在超前校正装置在 处的幅值（处的幅值（取取 4）为：）为：据此，在未校正系统的开环对数幅值为据此，在未校正系统的开环对数幅值为时对应的频率时对应的频率，这一频率就是校正后系统的截止频率，这一频率就是校正后系统的截止频率*也可辅助计算也可辅助计算 18计算超前计算超前校正校正网络的转折频率网络的转折频率校正后系统的框图如下图校正后系统的框图如下图所示，其开环传递函数为所示，其开环传递函数为 对应的伯德图中粉红线所示。由该图可见，对应的伯德图中粉红线所示。由该图可见，校正校正后系统后系统的相角裕度为的相角裕度为幅值裕度为幅值裕度为 满足系统设计要求。满足系统设计要求。 校正后校正后系统框图系统框图19基于上述分析，可知串联超前补偿有如下特点：基于上述分析，可知串联超前补偿有如下特点：这种补偿主要对这种补偿主要对未补偿系统中频段进行补偿未补偿系统中频段进行补偿，使，使补偿后补偿后中频段幅值的斜率为中频段幅值的斜率为-20dB/dec，且有足够大的相位裕量。，且有足够大的相位裕量。超前补偿会使系统瞬态响应的速度变快。超前补偿会使系统瞬态响应的速度变快。由例由例6-1知，知，补偿补偿后系统的截止频率由未后系统的截止频率由未补偿补偿前的前的6.3增大到增大到9。这表明。这表明补偿后，系统的频带变宽，瞬态响应速度变快；但系统抗补偿后，系统的频带变宽，瞬态响应速度变快；但系统抗高频噪声的能力变差。对此，在校正装置设计时必须注意。高频噪声的能力变差。对此，在校正装置设计时必须注意。 超前补偿一般虽能较有效地改善动态性能，但超前补偿一般虽能较有效地改善动态性能，但如果未补如果未补偿系统的相频特性在截止频率附近急剧下降时偿系统的相频特性在截止频率附近急剧下降时，若用单级，若用单级超前补偿网络去校正，收效不大。因为补偿后系统的截至超前补偿网络去校正，收效不大。因为补偿后系统的截至频率向高频段移动。在新的截频率向高频段移动。在新的截止止频率处，由于未补偿系统频率处，由于未补偿系统的相角滞后量过大，因而用单级的超前补偿网络难于获得的相角滞后量过大，因而用单级的超前补偿网络难于获得较大的相位裕量。较大的相位裕量。 20