第13讲-控制系统设计(频率响应法)

1、为已知的对象为已知的对象设计控制器设计控制器给定给定性能指标性能指标时域时域频域频域-40-30-20-10010203040Magnitude (dB)10-210-1100101102-180-135-90-450Phase (deg)Bode DiagramGm = Inf dB (at Inf rad/sec) , Pm = 11.5 deg (at 9.95 rad/sec)Frequency (rad/sec)低频段：低频段：增益要足够大，以保增益要足够大，以保证稳态精度的要求。证稳态精度的要求。中频段：中频段：保证以保证以-20dB/dec的斜的斜率穿越零分贝线，并率穿越零分贝线

2、，并维持一定的宽度保证维持一定的宽度保证合适的相角裕量或幅合适的相角裕量或幅值裕量。值裕量。高频段：高频段：增益尽可能小，以使增益尽可能小，以使系统的噪声影响降低系统的噪声影响降低到最小。到最小。基于波特图的超前校正基于波特图的超前校正基于波特图的滞后校正基于波特图的滞后校正稳态性能满足要求，调整动态性能稳态性能满足要求，调整动态性能动态性能基本满足要求，调整稳态性能动态性能基本满足要求，调整稳态性能1.根据稳态性能要求，确定系统开环增益根据稳态性能要求，确定系统开环增益K2.计算未校正系统的相位裕度等性能指标，以计算未校正系统的相位裕度等性能指标，以检测是否满足要求。检测是否满足要求。3.确

3、定需要增加的最大相位超前角：确定需要增加的最大相位超前角：01(5 25 )m0期望相位裕度期望相位裕度1原开环系统相位裕度原开环系统相位裕度4.由由 确定值确定值5.在在Bode图上确定未校正系统幅值为图上确定未校正系统幅值为 时时的频率的频率 , 该频率作为校正后系统的幅值穿越频该频率作为校正后系统的幅值穿越频率率Wc.6.确定超前校正器传递函数：确定超前校正器传递函数：1sin1sinmmam20lg1,1TsGcTs1TWc已知单位负反馈系统开环传递函数为已知单位负反馈系统开环传递函数为试设计系统的相位超前校正，使系统：试设计系统的相位超前校正，使系统：1. 速度误差系数速度误差系数K

4、v=10002. 校正后系统的相位裕量满足校正后系统的相位裕量满足( )(2)KG ss s43481.根据稳态误差要求，确定系统开环增益根据稳态误差要求，确定系统开环增益K2.计算未校正系统的相位裕度等性能指标，以检计算未校正系统的相位裕度等性能指标，以检测是否满足要求。测是否满足要求。3.求出未校正系统波特图上相位为处的频求出未校正系统波特图上相位为处的频率率 ，该频率即为校正后系统的穿越频率，该频率即为校正后系统的穿越频率180(5 10 )d d为期望相位裕度为期望相位裕度cnew4.确定出原系统在确定出原系统在 处幅值下降到零分贝时所处幅值下降到零分贝时所必需的衰减量，使这一衰减量等于必需的衰减量，使这一衰减量等于5.选择选择6.滞后校正环节的传函为：滞后校正环节的传函为：20lg11TsGcTscnew2/10/cnewcnewT已知单位负反馈系统开环传递函数为已知单位负反馈系统开环传递函数为试设计系统的相位滞后校正，使系统：试设计系统的相位滞后校正，使系统：1. 速度误差系数速度误差系数2. 校正后