第13講-控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)(頻率響應(yīng)法)

1、為已知的對象為已知的對象設(shè)計(jì)控制器設(shè)計(jì)控制器給定給定性能指標(biāo)性能指標(biāo)時域時域頻域頻域-40-30-20-10010203040Magnitude (dB)10-210-1100101102-180-135-90-450Phase (deg)Bode DiagramGm = Inf dB (at Inf rad/sec) , Pm = 11.5 deg (at 9.95 rad/sec)Frequency (rad/sec)低頻段：低頻段：增益要足夠大，以保增益要足夠大，以保證穩(wěn)態(tài)精度的要求。證穩(wěn)態(tài)精度的要求。中頻段：中頻段：保證以保證以-20dB/dec的斜的斜率穿越零分貝線，并率穿越零分貝線

2、，并維持一定的寬度保證維持一定的寬度保證合適的相角裕量或幅合適的相角裕量或幅值裕量。值裕量。高頻段：高頻段：增益盡可能小，以使增益盡可能小，以使系統(tǒng)的噪聲影響降低系統(tǒng)的噪聲影響降低到最小。到最小。基于波特圖的超前校正基于波特圖的超前校正基于波特圖的滯后校正基于波特圖的滯后校正穩(wěn)態(tài)性能滿足要求，調(diào)整動態(tài)性能穩(wěn)態(tài)性能滿足要求，調(diào)整動態(tài)性能動態(tài)性能基本滿足要求，調(diào)整穩(wěn)態(tài)性能動態(tài)性能基本滿足要求，調(diào)整穩(wěn)態(tài)性能1.根據(jù)穩(wěn)態(tài)性能要求，確定系統(tǒng)開環(huán)增益根據(jù)穩(wěn)態(tài)性能要求，確定系統(tǒng)開環(huán)增益K2.計(jì)算未校正系統(tǒng)的相位裕度等性能指標(biāo)，以計(jì)算未校正系統(tǒng)的相位裕度等性能指標(biāo)，以檢測是否滿足要求。檢測是否滿足要求。3.確

3、定需要增加的最大相位超前角：確定需要增加的最大相位超前角：01(5 25 )m0期望相位裕度期望相位裕度1原開環(huán)系統(tǒng)相位裕度原開環(huán)系統(tǒng)相位裕度4.由由 確定值確定值5.在在Bode圖上確定未校正系統(tǒng)幅值為圖上確定未校正系統(tǒng)幅值為 時時的頻率的頻率 , 該頻率作為校正后系統(tǒng)的幅值穿越頻該頻率作為校正后系統(tǒng)的幅值穿越頻率率Wc.6.確定超前校正器傳遞函數(shù)：確定超前校正器傳遞函數(shù)：1sin1sinmmam20lg1,1TsGcTs1TWc已知單位負(fù)反饋系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)為已知單位負(fù)反饋系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)為試設(shè)計(jì)系統(tǒng)的相位超前校正，使系統(tǒng)：試設(shè)計(jì)系統(tǒng)的相位超前校正，使系統(tǒng)：1. 速度誤差系數(shù)速度誤差系數(shù)K

4、v=10002. 校正后系統(tǒng)的相位裕量滿足校正后系統(tǒng)的相位裕量滿足( )(2)KG ss s43481.根據(jù)穩(wěn)態(tài)誤差要求，確定系統(tǒng)開環(huán)增益根據(jù)穩(wěn)態(tài)誤差要求，確定系統(tǒng)開環(huán)增益K2.計(jì)算未校正系統(tǒng)的相位裕度等性能指標(biāo)，以檢計(jì)算未校正系統(tǒng)的相位裕度等性能指標(biāo)，以檢測是否滿足要求。測是否滿足要求。3.求出未校正系統(tǒng)波特圖上相位為處的頻求出未校正系統(tǒng)波特圖上相位為處的頻率率 ，該頻率即為校正后系統(tǒng)的穿越頻率，該頻率即為校正后系統(tǒng)的穿越頻率180(5 10 )d d為期望相位裕度為期望相位裕度cnew4.確定出原系統(tǒng)在確定出原系統(tǒng)在 處幅值下降到零分貝時所處幅值下降到零分貝時所必需的衰減量，使這一衰減量等于必需的衰減量，使這一衰減量等于5.選擇選擇6.滯后校正環(huán)節(jié)的傳函為：滯后校正環(huán)節(jié)的傳函為：20lg11TsGcTscnew2/10/cnewcnewT已知單位負(fù)反饋系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)為已知單位負(fù)反饋系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)為試設(shè)計(jì)系統(tǒng)的相位滯后校正，使系統(tǒng)：試設(shè)計(jì)系統(tǒng)的相位滯后校正，使系統(tǒng)：1. 速度誤差系數(shù)速度誤差系數(shù)2. 校正后