控制系统设计第四章控制系统设计基础.ppt

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,。