控制设计讨论

第7讲控制系统设计讨论主要目的加深理解拓宽视野需要掌握内容Bode图低、中、高频段对系统的各方面的影响。从频域角度理解PID校正对系统的影响。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。BetterActuators

ProvidemoreMuscleBetterSensors

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actuatorsinmoreintelligentways建议阅读文章思考5：灵敏度再认识灵敏度都能体现什么？灵敏度函数灵敏度越低，系统对对象的模型误差具有鲁棒性误差传递函数S越小，跟踪误差越小ρρ=min|1+G|灵敏度最大值Ms=max|s(jω)|=1/ρ性能指标Ms越小，稳定程度好灵敏度的设计准则灵敏度越低，稳定性越好；鲁棒性越好；系统跟踪误差越小。隐藏的定理思考：可以做到|S|≤1吗？－１|S|>11/Ms例：超前校正前后灵敏度灵敏度函数变化例：滞后校正前后灵敏度若系统开环是稳定的（相对阶>1)，则系统灵敏度函数满足Bode积分约束设开环传递函数有N个不稳定极点p,系统的相对阶v,并设闭环系统稳定，则系统的灵敏度满足如下关系dirt水床效应|S(jω)|1MsBode积分约束只与对象本身有关，与控制设计方法无关。可用其对系统性能做出预见和评估。思考4：带宽再认识0.707ωc<ωb<2ωc带宽越大，复现精度越高响应速度越快。N对干扰的影响衰减了1+KG倍。高增益抑制干扰作用强带宽越宽执行器闭环带宽提高一倍，阶跃响应时的输入信号值也提高一倍。

为避免执行器的饱和，对系统的闭环带宽有一个上限。噪声为减轻噪声的影响，带宽也不能过大。鲁棒性界函数lm误差系统鲁棒稳定性条件开环频率特性低于1/lm线

模型的误差带宽上限下限上限在设计带宽时，如果不在规定的频段上穿过0dB线，就没有鲁棒性，实际系统就不稳定。思考1：Bode图深入分析Bode图误差速度稳定性低频段和高频段与响应没有关系吗？Bode图step响应哪个更合理？低频高频低频线越低，响应过程末段越缓慢高频段影响响应过程的开始阶段思考2：串联校正的期望频率特性综合法原始Gp(s)预期Q(s)校正装置为便于物理实现,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适应性较差,不易物理实现高阶模型较灵活,但比较复杂典型4阶开环模型-20-40-20-40-60分频段综合■高增益原则开环增益越大越好在开环特性相角达到-π之前,增益应降到1以下.0-π性能稳定■剪切频率工程上常用最小相位系统ωc越大越好考虑实际执行机构和被控对象的具体情况■中频段稳定性差爬行高频段对系统性能的影响ωcγωcγδωc在阶跃输入下,系统瞬时最大加速度与截止频率及参数γ及δ有关.应避免把γ和δ选取得过大大？小？稳定性差思考3：从频域角度认识PID控制比例控制PI控制PD控制▲比例控制k增加误差减小响应速度增加稳定性变差-180

▲PD控制0°9