自動(dòng)控制系統(tǒng)的工程設(shè)計(jì)方法

1、.自動(dòng)控制系統(tǒng)的工程設(shè)計(jì)方法1.設(shè)計(jì)自動(dòng)控制系統(tǒng)的一般過(guò)程是什么？ 答：（1）根據(jù)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和參數(shù)，確定系統(tǒng)固有部分的數(shù)學(xué)模型。 （2）對(duì)系統(tǒng)固有部分的方框圖進(jìn)行近似處理與簡(jiǎn)化，并在此基礎(chǔ)上，求得系統(tǒng)固有部分的頻率特性。 （3）根據(jù)實(shí)際系統(tǒng)的使用要求，確定系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)和動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)；再根據(jù)性能指標(biāo)的要求，確定系統(tǒng)的預(yù)期頻率特性。（4）將系統(tǒng)固有部分的頻率特性和預(yù)期頻率特性進(jìn)行比較，確定校正裝置的結(jié)構(gòu)與參數(shù)。（5）通過(guò)實(shí)驗(yàn)或現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試對(duì)系統(tǒng)的某些部分的結(jié)構(gòu)和參數(shù)進(jìn)行修正，以滿足性能指標(biāo)的要求。2.系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)方法的基本思路是什么？ 答：根據(jù)系統(tǒng)固有部分的數(shù)學(xué)模型與預(yù)期典型數(shù)學(xué)模型對(duì)照，選擇校正裝置的

2、結(jié)構(gòu)和部分參數(shù)，配合固有部分的數(shù)學(xué)模型，使系統(tǒng)成為預(yù)期的典型系統(tǒng)；然后，再進(jìn)一步選擇校正裝置的參數(shù)，以滿足動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)要求。同時(shí)，由固有部分的對(duì)數(shù)頻率特性獲知原系統(tǒng)的頻域性能指標(biāo)，由校正后系統(tǒng)的對(duì)數(shù)頻率特性得到相應(yīng)的頻域性能指標(biāo)，并據(jù)此來(lái)判斷設(shè)計(jì)是否滿足要求。3.設(shè)開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù) 單位斜坡輸入R(t)= t，輸入產(chǎn)生穩(wěn)態(tài)誤差e £ 0.0625。若使校正后相位裕度g*不低于45°，截止頻率wc* > 2(rad/s)，試設(shè)計(jì)校正系統(tǒng)。解 令L(w)=0 ，可得wc = 4不滿足性能要求，需加以校正。系統(tǒng)中頻段以斜率-40dB/dec穿越0dB線，故選用超前網(wǎng)絡(luò)校正。設(shè)超

3、前網(wǎng)絡(luò)相角為jm，則中頻段 所以 驗(yàn)算 = 48°> 45° 所以超前校正網(wǎng)絡(luò)后開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為 4.為滿足要求的穩(wěn)態(tài)性能指標(biāo)，一單位反饋伺服系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為 試設(shè)計(jì)一個(gè)無(wú)源校正網(wǎng)絡(luò)，使已校正系統(tǒng)的相位裕度不小于45°，截止頻率不低50。解 wc = 44.7g = 180° - 90° - arctan(0.1wc) = 12.6°< g *不滿足性能指標(biāo)要求，需串聯(lián)一超前校正網(wǎng)絡(luò)。 （1）求：（2）求a： （3）解wc²：wc²= 67驗(yàn)算 = 50.8 ° > 45 °

4、g ² > g * wc² > wc* 故校正網(wǎng)絡(luò)5.設(shè)單位反饋系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)試設(shè)計(jì)串聯(lián)校正裝置，滿足kv = 8(rad/s)，相位裕度g * = 40°。解 kv = 8 =1k = 8 令L(w)=0 ，可得wc = 2.8g = 180° - 90° - arctanwc - arctan(0.2wc) = -9.5°< 40°不滿足性能要求，需加以校正。選用遲后網(wǎng)絡(luò)校正。令 得所以 wc²= 0.72根據(jù) 得b = 0.09再由 得 T = 154.3故選用的串聯(lián)遲后校正網(wǎng)絡(luò)為驗(yàn)算

5、= 40.9° > 40°6.設(shè)單位反饋系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù) 試設(shè)計(jì)一串聯(lián)校正裝置，使校正后開(kāi)環(huán)增益等于5，相位裕度g * ³40°，幅值裕度h* ³10(dB)。解 選k = 5對(duì)于校正前的系統(tǒng) 令L(w)=0 ，可得wc = 2.9g = 180° - 90° - arctanwc - arctan(0.5wc) = -36.5°< g *不滿足性能要求，選用遲后校正網(wǎng)絡(luò)加以校正。令 得 所以根據(jù)得b = 0.112，再由得 T = 159.4故選用的串聯(lián)遲后校正網(wǎng)絡(luò)為驗(yàn)算 = 40.02° » 40°