现代控制理论CA07-控制设计举例课件

1、第第 7 7 讲讲 控制系统设计讨论控制系统设计讨论主要目的主要目的加加 深深 理理 解解拓拓 宽宽 视视 野野需要掌握内容需要掌握内容 Bode图低、中、高频段对系统的各方面图低、中、高频段对系统的各方面的影响。的影响。 从频域角度理解从频域角度理解PID校正对系统的影响。校正对系统的影响。 带宽选择需要注意的问题。带宽选择需要注意的问题。 灵敏度体现的东西及灵敏度限制条件。灵敏度体现的东西及灵敏度限制条件。思考思考1：Bode图深入分析图深入分析Bode图图低频段和高频段与响应没有关系吗？低频段和高频段与响应没有关系吗？Bode 图step响应低频低频高频高频思考思考2 2： 串联校正的期

2、望频率特串联校正的期望频率特性综合法性综合法原始原始Gp(s)预期预期Q(s)校正装置校正装置( )( )( )cpQ sG sGs为便于物理实现,应保证校正装置的传递函数为不太复杂的真有理分式.期望开环频率特性低阶模型低阶模型适应性较差适应性较差,不易不易物理实现物理实现高阶模型高阶模型较灵活较灵活,但比较复杂但比较复杂典型典型4 4阶开环模型阶开环模型(1)/(1)(1)(1)/cccccsQssss -20-40-20-40-60ccccc分频段综合分频段综合高增益原则高增益原则l开环增益越大越好开环增益越大越好l在开环特性相角达到在开环特性相角达到- -之前之前, ,增益应降到增益应降

3、到1 1以下以下. .0-剪切频率剪切频率 工程上常用最小相位系统工程上常用最小相位系统4 7csTlc c越大越好越大越好l考虑实际执行机构和被控对象考虑实际执行机构和被控对象的具体情况的具体情况中频段中频段ccc4523稳定性差稳定性差爬爬行行高频段对系统性能高频段对系统性能的影响的影响ccc在阶跃输入下在阶跃输入下, ,系统瞬时最大加速度与系统瞬时最大加速度与截止频率及参数截止频率及参数及及有关有关. .应避免把应避免把和和选取得过大选取得过大大？小？大？小？稳定性差稳定性差思考思考3 3： 从频域角度认识从频域角度认识PIDPID控制控制 比例控制比例控制 PIPI控制控制 PDPD控

4、制控制比例控制比例控制k增加增加-180 PD控制控制( )pDG sKK s090( )1DpDK sG sKT s(/)1( )1DDPpDTKKsG sKT s090PD控制就是超前校正控制就是超前校正 增加系统的带宽增加系统的带宽 提供合适的阻尼提供合适的阻尼PI 控制控制( )IPKG sKs( )PIK sKG ss-900PI控制实质就是滞后校正控制实质就是滞后校正 系统响应速度变慢系统响应速度变慢思考思考4 4： 带宽再认识带宽再认识0.707cb1)，则系统灵敏度函数满，则系统灵敏度函数满足足Bode 积分约束积分约束0ln |() |0S jd设开环传递函数有设开环传递函数

5、有N N个不稳定极点个不稳定极点p, p, 系统的相对阶系统的相对阶v,v,并设闭环系统稳定，并设闭环系统稳定，则系统的灵敏度满足如下关系则系统的灵敏度满足如下关系01ln| ()|Re(),1NiiS jdpv|S(j)|1MsBodeBode积分约束只与对象本身有关，与积分约束只与对象本身有关，与控制设计方法无关。可用其对系统性控制设计方法无关。可用其对系统性能做出预见和评估。能做出预见和评估。v Better ActuatorsProvide more Muscle Better SensorsProvide better Visionv Better ControlProvides mor