1、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
2、 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
3、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
4、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 第四节相对稳定性 一 相对稳定性的意义 二 相位裕度和幅值裕度 系统的动态的指标 过去学的有上升势家年 过度时间 超调量等 综合起来分两类 1 时域的入相应速度 与 有关 2 超调 是相对稳定性 表示调节过程在适当时候衰减 一般I型系统用相位裕度 幅值裕度用
