解: 令?)(1?K1s2Kts)?1Gn(s)s2?K1Kts?Gn(s)!n(s)?C(sN(s)?1?Ks2?1K1s2?Ks?K?01Kts2Kts?1s2得Gn(s)?s?s?K1Kt?
K1?(s)?C(s)s2K?2nR(s)?11?K1?K1K?ts2?K?K?221Kts1s?2??ns??ns2s??%=e-??1??2=25%由??解出??=0.4 ?t?p??1??2??2???n=1.714n?K1=?2n?1.7142?比较式(2)?3? (3)??K2??n2?0.4?t=K?1.714?0.4613式(3)代入(1) Gn(s)?s(s?K1Kt)?s(s?1.37)
§3.7.3 串联(PID)校正
(1). 比例+微分(PD)控制
PD控制的机理—提前控制(同时对高频噪声敏感)
(2) 例1 如右系统
1) ?=0时,计算系统性能指标 2) 使?=0.707,确定相应?值, 并计算性能指标 解:
?K?1010??11) G1(s)?s(s?1)?v?1ess1?r?tA1??0.1 K110??n?10?3.1610??1(s)?2??1s?s?10????0.158 (??81?)2?3.16???%?e???1??2?60.4%??3.53.5t???7''?s??n0.5?
?K2?1010(?s?1)??2) G2(s)?s(s?1)?v?1ess2?r?tA?0.1 K2
?稳态精度不变??%?13%simulink仿真? ?
t?1.4''?s?动态性能明显改善(3)比例+积分(PID)控制 如右图所示,校正装置传递函数
Gc(s)?1??s?s?? s? PI校正能使系统型别提高一级,提高稳态性能。
? 积分信号是迟后的,会使系统稳定程度降低,损失动态性能。 例2 如右系统
1) 确定使系统稳定的?值范围
2) r(t)?t2作用下 ess?0.2,对应???,求此时动态指标
解:1) G(s)?(1?)?(s)?12??K?10?1010(s??)?2 ?
ss(s?1)s(s?1)?v?210(s??) 32s?s?10s?10?D(s)=s3?s2?10s?10?
Routh s3 1 10 s2 1 10? s 10(1??) ???1 s0 10? ???0 ?0???11r?t22ss1
2) eA1!???0.2 ???0.5 K10???%?82%?稳态精度提高10s?5?(s)?32 计算机解? ?
t?13''s?s?10s?5动态性能下降?s???0.5⑶ 比例+积分+微分(PID)控制
Kds2?s?KIKI Gc(s)?1??Kds?ssPID控制:
① 保留了项,可以提高系统的型别;
② 含有Kd,KI两个可调参数,自由度大,可以用以改善动态性能。 例⒊ 如右系统,设计Gc(s)中的参数Kd,KI:
1) 在r(t)?t2作用下的ess?0.25;
2) 使系统成为二阶系统,计算系统动态性能指标。
?K?10KI10(Kds2?s?KI)10???解:G(s)?Gc(s).
v?2s(s?1)s2(s?1)?1s12ess1r?t22A1!???0.25?KI?0.4 (1) K10KI10(Kds2?s?KI)?(s)?2
s(s?1)?10(Kds2?s?KI)要使系统成为二阶,应有
Kds2?s?KI?(s?1)(Kds?KI)?Kds2?(Kd?KI)s?KI
比较系数:Kd?KI=1 (2)
?KI?0.4式(1)、(2)联立有?
K?0.6?d2?z???13??n?2?10(Kds?KI)6s?4= ? ??1??0.764 则 ?(s)?2s?Kds?KIs2?6s?4???1.5????5.236?2???%?8% simulink仿真 ?t?1.7?s应用PID校正,同时提高了稳态、动态性能。