2-3调节器的工程设计方法

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1、§2-3调节器的工程设计方法问题提出从动态校正的需要来设计调节器伯德图工具原系统开环对数频率特性期望特性反复试凑简便实用的工程设计方法需要经验和技巧建立工程设计方法的可能性简便实用的工程设计方法系统近似为低阶系统精确实现控制率近似为典型低阶结构研究典型系统研究参数与性能指标的关系将实际系统校正成典型系统标准型§2-3调节器的工程设计方法一、工程设计方法的基本思路第一步：选择调节器结构、确保稳定性，满足所需的稳态误差第二步：选择调节器参数、满足动态性能指标二、典型系统§2-3调节器的工程设计方法（一）典型I型系统中频段以－20dB/dec的斜率穿越零分贝

2、线即相角裕度（二）典型II型系统§2-3调节器的工程设计方法中频段以-20dB/dec的斜率穿越零分贝线相角裕度三、控制系统的动态性能指标§2-3调节器的工程设计方法（一）跟随性能指标阶跃响应1.上升时间2.超调量3.调节时间（二）抗扰性能指标§2-3调节器的工程设计方法1.动态速降2.恢复时间四、典型I型系统参数和性能指标的关系§2-3调节器的工程设计方法T已知，K是唯一的待定参数即K<1/T（一）典型I型系统跟随性能指标与参数的关系1.稳态跟随性能指标输入信号阶跃输入R0斜坡输入v0t加速度输入稳态误差0v0/K稳定性四、典型I型系统参数和性能指标

3、的关系§2-3调节器的工程设计方法（一）典型I型系统跟随性能指标与参数的关系1.稳态跟随性能指标2.动态跟随性能指标四、典型I型系统参数和性能指标的关系§2-3调节器的工程设计方法（一）典型I型系统跟随性能指标与参数的关系1.稳态跟随性能指标2.动态跟随性能指标取（二）典型I型系统抗扰性能指标与参数的关系§2-3调节器的工程设计方法四、典型I型系统参数和性能指标的关系系统的抗扰性能与其结构直接有关，因而抗扰性能与跟随性能有一致的一面。然而，抗扰性能还和扰动作用点以前的传递函数G1(s)有关，所以抗扰性能又有其特殊之处，只靠典型系统传递函数并不能唯一地确

4、定抗扰性能指标。（二）典型I型系统抗扰性能指标与参数的关系可令系统中T1=T,K1K2=K作业2-10五、典型II型系统参数和性能指标的关系中频宽h:斜率为-20dB/dec的中频段的宽度设ω＝1点处在-40dB/dec段，则因此，K=ω1ωCT一定，改变就等于改变中频宽h再改变K，从而改变了截止频率ωc§2-3调节器的工程设计方法振荡指标法采用闭环幅频特性峰值Mr最小准则，找出h和ωc两个参数间较好的配合关系。设计调节器时，选择参数h和ωc，就相当于选择参数和K对应的最小M峰值是对于一定的h，只有一确定的ωc可以得到最小的Mr设计调节器时，选择参数h

5、和ωc，就相当于选择参数和K对应的最小M峰值是Mr在1.2～1.5之间，系统动态性能最好。h可在3～10之间选择。确定了h和ωc之后，可以算出和KK=ω1ωC（一）典型II型系统系统跟随性能指标与参数关系§2-3调节器的工程设计方法1.稳态跟随性能指标输入信号阶跃输入R0斜坡输入v0t加速度输入稳态误差00a0/K表2-5II型系统在不同输入信号作用下的稳态误差2.动态跟随性能指标（一）典型II型系统系统跟随性能指标与参数关系§2-3调节器的工程设计方法设H(s)=1阶跃响应2.动态跟随性能指标（一）典型II型系统系统跟随性能指标与参数关系§2-3调节

6、器的工程设计方法表2－6典型II型系统阶跃输入跟随性能指标h34567891052.6%43.6%37.6%33.2%29.8%27.2%25.0%23.3%2.42.652.853.03.13.23.33.3512.1511.659.5510.4511.3012.2513.2514.20k32211111(二）典型II型系统抗扰性能指标与参数的关系§2-3调节器的工程设计方法对于阶跃扰动则(二）典型II型系统抗扰性能指标与参数的关系§2-3调节器的工程设计方法表2-7典型II型系统动态抗扰性能指标与参数的关系h34567891072.2%77.5%8

7、1.5%84.0%86.3％88.1％89.6％90.8％2.452.702.853.003.153.253.303.4013.6010.458.8012.9516.8519.8022.8025.85输出量标准值Cb=2K2TN六、调节器结构的选择和传递函数的近似处理--非典型系统的典型化§2-3调节器的工程设计方法（一）调节器结构的选择根据控制系统要求，确定要校正成哪一类典型系统稳态精度：II型好于I型I型动态跟随性能超调小，抗扰性能稍差II型动态跟随性能超调大，抗扰性能较好1.控制对象是双惯性型六、调节器结构的选择和传递函数的近似处理§2-3调节器

8、的工程设计方法其中，T1>T2,K2为控制对象放大倍数若要校正成I型，调节器必须具有一个积分环