控制系统性能的基本概念

1、控制系统性能的基本概念一、校正方式校正方式指校正装置在系统中的安放位置以及与系统不可变部分的连接方式 串联校正、反馈校正以及复合校正等。串联校正传递函数。串联校正装置的结构比较简单，为了减小功耗，校正装置通常放置在前向通道中信号能量较低的部位，一般接在系统误差测量点之后和放大器之前。按其所采用的校正装置的不同，串联校正通常又分为串联超前校正、串联滞后校正以及串联滞后一超前校正。反馈按正反馈校正又称并联校正，指校正装置反并接在系统前向通道一个或几个环节的两端,形成局部反馈回路，如图6. 2所示。因为反馈校正装置的输入信号取自系统信号功率 较强 的部位，所以一般不需要附加放大器。往往同时采用串联校

2、正和反馈校正。复合校正复合校正是指在系统主反馈回路之外采用的校正方法 偿两种形式。可分为按输人补偿和按扰动补二、性能指标控制系统的校正就是要些些以艮据对系统性能提出的要求，设计校正装置的 结构及其参数。而衡量控制系统性能优劣的尺度就是性能指标，校正装置的设计通常都是针对某些具 体性能指标来进行的。性能指标的提法尽管很多，但归纳起来有稳态性能指标和动态性能 指标两大类。1 .稳态性能指标稳态性能指标用于描述控制系统的稳态性能，能反映出系统的控制精度，包括稳态误 差6D、系统型别p、静态位置误差系数x9、静态速度误差系数Kv及静态加速度误差系 数K”动态性能指标动态性能指标又分为时域指标和频域指标

3、两大类。时域指标包括：超调量、峰值时间jp、调节时间j5和阻尼比C。频域指标有开环频域指标和闭环频域指标之分。开环频域指标包括相角裕度7裕度k（犯）和截止频率叭。闭环频埔指标有谐振蜂值从和带宽频率Mb。性能指标的TAJB106K016RNJ提出应切合实际，以满足控制目的和要求为宜，切忌 盲目追求高指标而忽视经济性，甚至脱离实际。一个具体系统对性能指标的要求应有所侧重，例如恒值系 统对过渡过程的平稳性和稳态精度要求严格，而随动系统则对响应运度和跟踪精度期 望很高。三、校正装置的设计方法控制系统校正装置的设计通常采用报轨迹法、频率法和计算机辅助设计等方法。1.根轨迹法根轨迹法的基本钽电容思想是：假

4、定校正后的闭环系统具有一对期望的共扼复 数主导极点，通过所加校正装置，在系统开环传递函数中增加极点和零点，以改变根轨迹的形状， 从而使系统根轨迹通过在平面上的期望闭环极点。根轨迹法设计过程在系统根轨迹上进行，因而是一种图解设计方法。2 .频率法频率法的基本思想是：通过所加校正装置，改变系统开环频率特性的形状.正后的系统开环频率特性具有合适的低频段、中频段和高频段。具体要求如下：低频段；增益充分大，满足稳态精度的要求。中频段：幅频特性斜率为一 20 dB / dec，并具有较宽的频带性能，高频段：幅值迅速衰减，以减少系统噪声的影响。以使系统具有满意的动态频率法是二种简便的图解设计方法，通常是在开

5、环对数频率特性曲线上能指标确定校正装置的参数。常用的频率法有分析法和综合法两种。分析法。分析法亦称试探法，其特点是设计过程带有试探性，能否满足要求很大程度上取决于设计人员的经验，所设计的校正装置结构简单，在物理上易于实现。综合法。综合法亦称期望特性法，它是根据频域性能指标绘制出期望的开环对数频率特性，然后与系统不可变部分的相应特性进行比较，进而确定出校正装置的形式 和参 数。综合法有很强的理论意义，但所设计的校正装置数学模型可能相当复杂，在物理 上难以准确实现。频率法是工程技术界最常采用的方法重讨论基于频率法的校正装置设计。计算机辅助设计法但其设计过程仅适合于最小相位系统。计算机辅助设计法是指借助于一些控制系统计算机辅助设计工具或软件包进行校正装置的设计。例如.MATLAB就提供了两种基于图形用户界面GUI）的控制系统校正装 置设计方法；第一种是单输入钽电容/单输出系统设计工具（SISO Desi8n