调节器的工程设计方法

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,2-3调节器的工程设计方法,问题提出,从动态校正的需要来设计调节器,伯德图工具,原系统开环对数频率特性,期望特性,反复试凑,简便实用的工程设计方法,需要经验和技巧,建立工程设计方法的可能性,简便实用的工程设计方法,系统近似为低阶系统,精确实现控制率,近似为典型低阶结构,研究典型系统,研究参数与性能指标的关系,将实际系统校正成典型系统,标准型,2-3调节器的工程设计方法,一、工程设计方法的基本思路,第一步：选择调节器结构、确保,稳,定性，满,足所需的,稳态误差,第二步：选择调节器参数、满足,动态,性能指标,二、典型系统,2-3调节器的工程设计方法,（一）典型I型系统,中频段以20dB/dec的斜率穿越零分贝线,即,相角裕度,（二）典型II型系统,2-3调节器的工程设计方法,中频段以-20dB/dec的斜率穿越零分贝线,相角裕度,三、控制系统的动态性能指标,2-3调节器的工程设计方法,（一）跟随性能指标,阶跃响应,1.上升时间,2.超调量,3.调节时间,（二）抗扰性能指标,2-3调节器的工程设计方法,1.动态速降,2.恢复时间,四、典型I型系统参数和性能指标的关系,2-3调节器的工程设计方法,T已知，,K是唯一的待定参数,即 KT,2,K,2,为控制对象放大倍数,若要校正成,I,型，调节器必须具有一个,积分,环节，并带有一个,比例微分,环节，以便对消掉控制对象中的一个,惯性,环节。,选用PI调节器,1.控制对象是双惯性型,六、调节器结构的选择和传递函数的近似处理,2-3调节器的工程设计方法,若要校正成I型，调节器必须具有一个,积分,环节，并带有一个,比例微分,环节，以便对消掉控制对象中的一个,惯性,环节。,选用PI调节器,校正后系统,取,使两个环节对消,并令,则,2.控制对象为一积分双惯性环节,六、调节器结构的选择和传递函数的近似处理,2-3调节器的工程设计方法,选用PID调节器，校正成II型系统,令,则,课堂习题,有一系统，其控制对象的传递函数为,要求设计一个无静差系统，在阶跃输入下系统超调量小于5，试对系统进行动态校正，决定调节器的结构，并选择其参数,答案,因,所以设计成I型系统,需增加一积分环节，采用积分调节器,则开环传递函数,课堂习题,有一系统，其控制对象的传递函数为,要求设计一个无静差系统，在阶跃输入下系统超调量小于5，试对系统进行动态校正，决定调节器的结构，并选择其参数,答案,因,所以设计成I型系统,需增加一积分环节，采用积分调节器,则开环传递函数,由,得,（二）小惯性环节近似处理,2-3调节器的工程设计方法,六、调节器结构的选择和传递函数的近似处理,若系统开环传递函数,其中，T,2,、T,3,是小时间常数，T,1,T,2,、T,3,近似条件,（二）小惯性环节近似处理,2-3调节器的工程设计方法,六、调节器结构的选择和传递函数的近似处理,若系统有三个小惯性环节,近似条件,近似处理的办法是,结论：当系统有,多个,小惯性环节时，在一定条件下，可以将它们近似成,一个,小惯性环节，其时间常数等于原系统各,小时间常数之和。,（三）高阶系统的降阶处理,2-3调节器的工程设计方法,六、调节器结构的选择和传递函数的近似处理,近似条件,（四）大惯性环节近似处理,六、调节器结构的选择和传递函数的近似处理,2-3调节器的工程设计方法,若系统开环传递函数为,其中，,且1/T,1,c,处于低频段,大惯性环节改成积分环节，则开环传递函数,差别只在,低,频段，,对系统,动态,影响不大,课题习题,调节对象的传递函数,要求用PI调节器将其校正成典型I型和II型系统，求调节器参数。,答案,I型：设,令,开环传递函数,课题习题,调节对象的传递函数,要求用PI调节器将其校正成典型I型和II型系统，求调节器参数。,答案,II型：设,令,开环传递函数,