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滞后补偿

(2021-06-10 14:26:00) 百科
滞后补偿

滞后补偿

滞后补偿,是指在系统校正的过程中,通过引入具有滞后特性的环节来补偿系统以达到性能指标的方法。

基本介绍

  • 中文名:滞后补偿
  • 外文名:Delay/lag compensation
  • 相关领域:自动化、控制理论
  • 相关概念:超前补偿、超前-滞后补偿
  • 滞后实质:相位滞后
  • 补偿作用:降低开环截止频率,提高相角裕度

基本概念

系统校正和补偿

系统校正,就是在系统中加入一些参数可以根据需要而改变的机构或装置,使整个系统的特性发生改变,从而满足给定的各项性能指标。
通过校正完成对性能指标的满足,这一过程就是补偿。

性能指标

由系统的接收单位提出的对系统性能的合理要求就是系统设计的性能指标。

校正补偿方式

校正位置

根据校正装置在系统中的连线方式,控制系统校正方式可分为:串联校正、反馈校正、前馈校正和複合校正。
对校正装置连线在系统误差测量点之后、放大器之前,串联在系统前向通道之中的校正方式,称为串联校正;校正装置连线在局部反馈迴路中的方式为反馈校正;校正装置连线在系统给定值之后、主反馈作用点前的方式为前馈校正(或者是校正装置连线在扰动点和误差测量点之间);複合校正是指使用了以上三种校正方式中的两种或三种。
滞后补偿

补偿效果

根据补偿作用的效果,补偿分为超前补偿、滞后补偿和超前-滞后补偿三种形式。
具有超前相位的补偿网路,称为超前补偿网路;类似的,具有滞后相位的补偿网路,称为滞后补偿网路;同时具有超前部分和滞后部分的补偿网路,称为超前-滞后补偿网路。

滞后补偿

无源滞后网路

无源滞后网路是一种常用的补偿装置,这里以最简单的无源补偿电路为例。
滞后补偿
该滞后补偿网路的传递函式为
其中,b称为滞后网路的分度係数,表示滞后深度。该网路的滞后特性图如概述图所示。
採用无源滞后网路进行串联校正时,主要是利用其高频幅值衰减的特性,以降低系统的开环截止频率,提高系统的相角裕度。

串联滞后校正

除了利用滞后网路,PI控制器也可以进行滞后补偿。无论使用那种方式,都是利用了其高频幅值衰减的特性,来获得足够的相角裕度。因此,滞后补偿装置的最大滞后角应力求避免发生在系统截止频率附近。

纯滞后补偿

纯滞后是指在物料、能量或信号传输过程中由于传输速度有限而产生的延迟。一般纯滞后就是指由传输速度限制导致的滞后。
在工业过程中,纯滞后环节普遍存在,因此在现代控制领域,针对纯滞后环节的补偿策略也有很多。
其中最常用的是,採样控制和史密斯预估控制;此外,近些年逐渐发展的还有预估控制、自适应控制等。
採样控制是一种定周期的断续控制方式,即控制器以一定时间间隔採样一次被控参数,与设定值比较后经控制规则产生控制信号,只要该时间间隔大于纯滞后时间,就可以逐渐修正控制系统的不稳定状态。
该方法牺牲了控制速度,採取等待的方式避免控制器因为纯滞后产生过反应、过操作。这是一种比较简单粗糙的解决方案,对于精度和速度要求不高的系统较为适用。
Smith预估控制按照对象特性,设计一种模型加入到反馈控制系统,估计出对象在扰动作用下的动态回响,提早进行补偿,使控制器提前动作,从而降低超调量,加速调节过程。
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