自动控制系统的工程设计方法

1、.自动控制系统的工程设计方法1.设计自动控制系统的一般过程是什么？ 答：（1）根据系统的结构和参数，确定系统固有部分的数学模型。 （2）对系统固有部分的方框图进行近似处理与简化，并在此基础上，求得系统固有部分的频率特性。 （3）根据实际系统的使用要求，确定系统的稳态和动态性能指标；再根据性能指标的要求，确定系统的预期频率特性。（4）将系统固有部分的频率特性和预期频率特性进行比较，确定校正装置的结构与参数。（5）通过实验或现场调试对系统的某些部分的结构和参数进行修正，以满足性能指标的要求。2.系统工程设计方法的基本思路是什么？ 答：根据系统固有部分的数学模型与预期典型数学模型对照，选择校正装置的

2、结构和部分参数，配合固有部分的数学模型，使系统成为预期的典型系统；然后，再进一步选择校正装置的参数，以满足动态性能指标要求。同时，由固有部分的对数频率特性获知原系统的频域性能指标，由校正后系统的对数频率特性得到相应的频域性能指标，并据此来判断设计是否满足要求。3.设开环传递函数 单位斜坡输入R(t)= t，输入产生稳态误差e £ 0.0625。若使校正后相位裕度g*不低于45°，截止频率wc* > 2(rad/s)，试设计校正系统。解 令L(w)=0 ，可得wc = 4不满足性能要求，需加以校正。系统中频段以斜率-40dB/dec穿越0dB线，故选用超前网络校正。设超

3、前网络相角为jm，则中频段 所以 验算 = 48°> 45° 所以超前校正网络后开环传递函数为 4.为满足要求的稳态性能指标，一单位反馈伺服系统的开环传递函数为 试设计一个无源校正网络，使已校正系统的相位裕度不小于45°，截止频率不低50。解 wc = 44.7g = 180° - 90° - arctan(0.1wc) = 12.6°< g *不满足性能指标要求，需串联一超前校正网络。 （1）求：（2）求a： （3）解wc²：wc²= 67验算 = 50.8 ° > 45 °

4、g ² > g * wc² > wc* 故校正网络5.设单位反馈系统的开环传递函数试设计串联校正装置，满足kv = 8(rad/s)，相位裕度g * = 40°。解 kv = 8 =1k = 8 令L(w)=0 ，可得wc = 2.8g = 180° - 90° - arctanwc - arctan(0.2wc) = -9.5°< 40°不满足性能要求，需加以校正。选用迟后网络校正。令 得所以 wc²= 0.72根据 得b = 0.09再由 得 T = 154.3故选用的串联迟后校正网络为验算

5、= 40.9° > 40°6.设单位反馈系统的开环传递函数 试设计一串联校正装置，使校正后开环增益等于5，相位裕度g * ³40°，幅值裕度h* ³10(dB)。解 选k = 5对于校正前的系统 令L(w)=0 ，可得wc = 2.9g = 180° - 90° - arctanwc - arctan(0.5wc) = -36.5°< g *不满足性能要求，选用迟后校正网络加以校正。令 得 所以根据得b = 0.112，再由得 T = 159.4故选用的串联迟后校正网络为验算 = 40.02° » 40°