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控制系统设计 第四章 控制系统设计基础

* 第四章 控制系统设计基础 第一节 控制系统设计准则 控制系统设计准则: (1)名义系统是稳定的; (2)低频段增益应高于跟踪误差和干扰误差所要求的性能界; (3)高频段的增益应低于噪声或不确定性所规定的界限。 第二节 带宽及带宽设计 一、控制系统的带宽 带宽越宽,系统的响应速度越快,指令误差越小,带宽受到噪声误差和不确定性的限制 前面讲要求,这里讲限制,然后将二者协调起来 一 设计原则 1 设计中的限制因素:现在从系统图中看这个问题 对性能只要是针对r、d引起的误差小,即 才行,但这受到限制,原因有以下几个方面: 1 噪声误差: 2 过量的u 二、控制系统的位建模动态特性: 1 加不确定性: 一般要求 实际表示了 对实际系统的偏差程度。如包络 了-1点,就可能引起 是个有界函数。 (multiplicative相乘),在bode图上一般用乘性,因为对数使乘法变加法,影响不确定性的主要是未建模的动态特性。在高频时差别很大,在高频时 极大,以 刻画未建模特性,一般就够用了。 稳定或性能差,其中 2 乘性不确定性: 3 设计准则: 有个不确定性就要允许不确定性存在,考虑到不确定性,将稳定性作为首要条件即要求系统摄动后仍然稳定,稳定是品质的前提基础,好比人的生命,至于能否出成绩是在活着的时候才有努力的余地。摄动就是变化,要求鲁棒稳定性,这个应用背景是设计的系统能否在应用中稳定,最终就是对控制其的限制。设计是在数学建模的基础上进行的,实现是在物理对象上进行,用不确定性将二者 联 系在一起,实际上的控制器应该对参数变化和外界扰动低敏感,对控制器的要求,即由于ubu 确定性的存在稳定性的要求 性能不要求转折频率,它只要求高增益,但稳定性(不确定性),要求转折频率,这里是指等效于对 要求设计,关于这个问题以后还会讲 与 留下的中间区域很小, 不能直上直下,所以 要设计, 为带宽。 但是 常规设计 : 一般人习惯于别人下的 指标( 检测 设计),但有 经验的人能大致估计数数据,进一步的分析会使之更清晰,总之 带宽会在其设计活动的每一个环节中,即设计系统 多少,不行 如何调,如何扩展差最大,但一般满足要求即可。 例1 :运算放大器的校正 实际的放大器由于器件特性限制最终还是会衰减先来,由于不确定 性的影响,导致了1M以后过0db(不同运放这一指标不同),因此必须 加转折频率,使 下来,这样构成的运算放大器线路才稳定。 三、控制系统的带宽设计 1. 控制系统的带宽 但带宽有两部分概念,定量0.707 定性,用它反映相应速度,所以有时 是带宽 (1) 输入信号的要求与噪声限制,所以从有用信号和噪声关系也可 以看出跟踪噪声与噪声误差相协调。 (2)不确定性:主要是未建模动态特性,有的有一定的规律 (机电系统) (高频相应) 第三节 零型系统的设计 这一般指的是对象是一阶惯性环节的系统: 一、带宽: 二、增益: 三、校正: 一般对象有 ,这样的特性,取 根据静差要求设计增益,但其实增益大则 大,所以 实际系统中零型系统常借助于模型的-20db/dec线过0db线 因为0型系统就是对应系统简单要求。 增益与不确定性相联系。 反馈校正: 是指实例用传函为这一特性,改善系统的中频段,且只利用这个 频段,这是反馈校正的实质 。 *

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