控制技术与系统ppt课件-第七章--控制系统的设计方法与实例.pptxVIP

第七章控制系统的设计方法与实例;第一节 控制系统的设计思想;—、设计思想

(—)设计大纲的制定;(二)设计步骤;二．设计方法;第二节 控制系统设计的技术指标;一、技术指标;(二)反馈控制系统的设计技术指标;幅值裕度h;2.静态特性指标;带宽定义：;二、控制系统技术指标的转换;由于ξ在0.4—0.8时，系统超调量较小．并且稳定时间也较短，所以在设计系统时，由图看出，对应γ值一般取y＝43°-70°

较合适。;3.γ与Mp的关系;一般，在;4、二阶系统频域指标与时域指标的关系;应用以上公式估算高阶系统时域指标，一般偏保守，实际性能比估算的结果要好。但在初步设计时，应用这组公式便于留有一定余地。;第三节 经典理论设计控制系统的方法;基于一个控制系统可视为由控制器和被控对象两大部分组成，当被控对象确定后，对系统的设计实际上归结为对控制器的设计，这项工作称为对控制系统的校正。;二、校正方式

常用的校正方式有两种：串联校正和并联校正。;;三、串联校正的基本方法

(一)用频率法校正

1改变静态增益K来改善系统动态性能;应用频率法对系统进行校正，其目的是改变

系统的频率特性形状，使校正后的系统频率特性具有合适的低频、中频和高频特性以及

足够的稳定裕量，从而满足所要求的性能指标。;2. 相位超前校正;(1) 极坐标图;(2)对数坐标图;应用：一般用于稳态精度基本满足要求，但动态性能较差的系统。

基本原理：利用超前网络或PD控制器的相角超前特性。

关键技术：正确地将超前网络的交接频率1/αT和1/T选在待校正系统截止频率的两旁，并适当选择参数α和T，就可以使已校正系统的截止频率和相角裕度满足性能指标的要求，;?利用其相位超前特性，可以增大系统的稳定裕度，提高动态响应的平稳性和快速性；

?对提高系统稳态精度作用不大，系统抗干扰能力有所下降（一般用于稳态精度已基本满足要求，但动态性能差的系统）；

?若在未校正系统的截止频率附近相位下降迅速，导致单个超前网络的相角超前量不足以补偿到要求的数值时（一般： ），若采用两个超前网络串联，会使系统结构复杂，同时进一步降低了抗干扰能力，此时可考虑采用串联滞后校正或其它校正装置。;3 相位滞后校正;设滞后校正装置的传递函数为;?;（2）对数坐标图;滞后校正装置的主要作用是在高频段造成幅值衰减，降低系统的剪切频率，以便能使系统获得充分的相位裕量，但应同时保证系统

在新的剪切频率附近的相频特性曲线变化不大。;3.滞后-超前校正方法;(1)极坐标图

滞后-超前校正装置的极坐标图如图所示。

由图可知，当角频率ω在0→ω0之间变化时,滞后-超前校正装置起着相位滞后校正的作用；当ω在ω0→∝之间变化时,它起着超前校正的作用，对应相位角为零的频率ω0为;（2）对数坐标图;滞后-超前校正装置的超前校正部分，因增加

了相位超前角，并且在幅值穿越频率(剪切频率)上增大了相位裕量,提高了系统的相对稳定

性；

滞后部分在幅值穿越频率以上，将使幅值特

性产生显著的衰减，因此在确保系统有满意的瞬态响应特性的前提下，容许在低频段上大大提高系统的开环放大系数，以改善系统的稳态特性。;二)用根轨迹法校正;开环传递函数可表示为，;幅值条件;二)用根轨迹法校正;第四节 控制系统的设计实例;基本原理;应用;总体设计;总体设计;主体设计;针尖与样品之间逼近;探针悬臂梁变形检测;探针悬臂梁变形检测;探针悬臂梁变形检测;并行AFM电子控制系统;并行AFM电子控制系统;并行AFM电子控制系统;并行AFM电子控制系统—PI分析;并行AFM电子控制系统—PI分析;并行AFM电子控制系统—PI分析;数据采集及接口;AFM控制软件;AFM控制软件-主线程;AFM控制软件;设计效果