机电系统控制技术大作业

哈尔滨工业大学工业工程系

机电系统控制技术大作业

班级：1008401班

学号：1100800807

姓名：匡野

日期：2013.7.14

指导教师：崔贤玉成绩：

机电系统控制技术大作业要求

根据PI 、PD 、PID 调节器的频率特性简述其校正的作用；以近似PID 调节器为例详述其校正的过程；最后以下题的指标要求为例详细设计校正网络及参数。

题：某单位反馈系统的开环传递函数为

()11(1)(1)1060K

G s s s s =++

当输入速度为1rad/s 时，稳态位置误差为

e ss ≤1

126rad ，相位裕度,0()30c γω≥，幅值穿越频率,20c ω≥rad/s 。

（1）根据稳态精度位置误差求出系统开环放大系数

原系统为I型系统，所以

。

做出原系统的图，如图所示。由图可得，错误！未找到引用源。，错误！未找到引用源。，原系统不稳定。

（2）选择校正方式

虽然采用一级超前校正，无法实现如此大的相位超前；若采用两级超前校正，虽可以实现需要的相位超前，但响应速度将远远超出性能指标的要求，带宽过大，抗高频干扰能力变差，同时需要放大器，系统结构复杂，故不宜采用两级超前校正。如采用串联滞后校正，虽

可实现相位裕量的要求，但响应速度又不能满足要求，同时之后校正装置的转折频率必须远离错误！未找到引用源。，则校正装置的时间常数错误！未找到引用源。将大大增加，物理上难以实现，故也不宜采取滞后校正。因此，现拟采用无源串联滞后-超前网络来校正。（3）设计滞后-超前校正装置

首先选择校正后系统的幅值穿越频率错误！未找到引用源。。从原系统的博德图可以看出，当错误！未找到引用源。时，原系统的相角为错误！未找到引用源。。故选择校正后的系统幅值穿越频率错误！未找到引用源。较为方便。这样在错误！未找到引用源。处，所需相位超前角应大于或等于错误！未找到引用源。。当错误！未找到引用源。选定之后，下一步确定滞后-超前校正网络的相位滞后部分打的转折频率错误！未找到引用源。，选错误！未找到引用源。。且取错误！未找到引用源。，则滞后部分的另一转折频率错误！未找到引用源。，故滞后-超前校正网络的滞后部分的传递函数错误！未找到引用源。就可确定为

滞后-超前校正网络网络超前部分可确定如下：因为校正后的幅值穿越频率错误！未找到引用源。，从图1可以找出，未校正系统在错误！未找到引用源。处的对数幅值错误！未找到引用源。。因此，如果滞后-超前校正网络在错误！未找到引用源。处产生错误！未找到引用源。幅值，则校正后的幅值穿越频率即为所求。根据这一要求，

通过点错误！未找到引用源。做一条斜率为错误！未找到引用源。的斜线，该斜线与零分贝线及错误！未找到引用源。线的交点，就确定了超前部分的转折频率。从图1得超前部分的两个转折频率为错误！未找到引用源。和错误！未找到引用源。，所以超前部分的传递函数错误！未找到引用源。为

将校正网络的滞后和超前两部分的传递函数组合到一起，就得到滞后-超前校正装置的传递函数为

上述滞后-校正装置的对数频率特性曲线如图2所示。

（4）验算性能指标

校正后的开环传递函数为

上述开环传递函数博德图如图3所示，有图可得，校正后的相位裕量错误！未找到引用源。，幅值穿越频率错误！未找到引用源。，性能指标均满足要求。