第五章频域设计.pptVIP

第五章控制系统的设计和校正解：1）确定开环增益K系统为I型系统，根据稳态误差的要求：故选择：K=10。从而：求得未校系统：?c=3.08rad/sKg=?，?(?c)=18?。BodeDiagram?(rad/s)?(?)(deg)L(?)(dB)-40-2002040Gm=Inf,Pm=17.964deg(at3.0842rad/s)0.1110-180-135-90-20-40第93页，共174页，星期日，2025年，2月5日第五章控制系统的设计和校正显然?c、?(?c)均小于设计要求。注意到?(?c)与设计要求仅相差27°，故可选用串联超前校正：2）确定校正装置3）确定校正装置参数根据设计要求，试选??c=4.4rad/s，求得(或查Bode图)未校正系统在此频率上的幅值分贝数为：L(?c)?-6dB。第94页，共174页，星期日，2025年，2月5日第五章控制系统的设计和校正为了最大限度地发挥串联超前校正的相位超前能力，应使得校正装置的最大超前相角出现在校正后系统的幅值穿越频率??c处，即：?m=??c即校正装置需要在此频率上提供6dB的增益增量，使得校正后该频率成为系统的幅值穿越频率。注意到校正装置在??c处需提供6dB的增益增量，即要求：第95页，共174页，星期日，2025年，2月5日第五章控制系统的设计和校正从而有：又因为：第96页，共174页，星期日，2025年，2月5日第五章控制系统的设计和校正故超前校正装置的传递函数为：为补偿超前校正装置产生的增益衰减，系统增益需提高4倍，否则不能保证稳态误差要求。4）验算校正后系统的开环传递函数为：第97页，共174页，星期日，2025年，2月5日第五章控制系统的设计和校正BodeDiagram?(rad/s)?(?)(deg)L(?)(dB)-60-40-200204010-1100101102-180-135-90-45045未校系统已校系统校正装置校正装置未校系统已校系统-20-40-2020-40-40校正后系统的性能指标为：Kv=10，?c=4.4rad/s，?(?c)?49.6?，Kg=?。满足设计要求。第98页，共174页，星期日，2025年，2月5日第五章控制系统的设计和校正5）确定校正装置各元件参数C1R1R2uo(t)ui(t)，选择上述电网络元件参数时需要考虑输入阻抗的要求。如选：C1=4.7?F，R1?97K?，R2=32K?。实际选择：R1=100K?，R2=33K?。第99页，共174页，星期日，2025年，2月5日第五章控制系统的设计和校正最终系统的开环传递函数为：性能指标为：Kv=10，?c=4.49rad/s，?(?c)?49.5?，Kg=?。满足设计要求。第100页，共174页，星期日，2025年，2月5日第五章控制系统的设计和校正对此例，若不给定幅值穿越频率的要求，则可根据相位裕量确定校正装置参数。根据相位裕量要求，确定超前校正装置需要提供的最大相位超前角：其中：?0—期望的相位裕量；?1—未校系统的相位裕量；第101页，共174页，星期日，2025年，2月5日第五章控制系统的设计和校正[?(?c)-?(??c)]—加入超前装置后，由于幅值穿越频率由?c???c所导致的原系统增加的相位滞后量。一般该相位滞后量为：5°～15°。因此：利用下式确定?i。第102页，共174页，星期日，2025年，2月5日第五章控制系统的设计和校正决定校正后的幅值穿越频率??c同样，为了最大限度地发挥串联超前校正的相位超前能力，应使得校正装置的最大超前相角出现在校正后系统的幅值穿越频率??c处。利用：求得??c(?m)。根据?m及?i确定超前装置的参数。第103页，共174页，星期日，2025年，2月5日第五章控制系统的设计和校正超前校正设计的一般步骤根据稳态误差要求确定开环增益，并获得此开环增益下未校系统的性能指标；根据??c或?(??c)的要求，确定?m=??c及?i；若可以先确定??c，则由：?iT1第104页，共174页，星期日，2025年，2月5日第五章