控制系统计算机辅助设计与校正

"第6章控制系统计算机辅助设计36.ppt" 本章主要探讨的是控制系统计算机辅助设计中的系统综合与校正方法。设计控制系统通常包括三个关键步骤：首先，根据任务需求选择控制对象；其次，依据性能指标确定控制规律并设计控制器；最后，将控制器与控制对象组合成系统，如果无法达到设计要求，可以通过添加校正装置来优化性能。 系统综合与校正是一个重要的环节，尤其是在需要高精度和稳定性的情况下。校正装置是为改善系统性能而专门添加的元件，它可以是串联或并联接入到系统中。校正方法的选择依赖于性能指标的类型。时域性能指标，如稳态误差、峰值时间、最大超调量和过渡过程时间，通常通过根轨迹法来处理；而频域性能指标，如相角裕度、幅值裕度、相对谐振峰值、谐振频率和系统带宽，则更适合使用频率特性法进行校正。 在单变量系统中，常见的校正方式有串联校正和并联校正。串联控制结构中，误差信号和控制信号通过控制器与受控对象串联，例如PID控制器和超前滞后校正器。超前滞后校正器结合了超前网络（提升相角裕度）和滞后网络（增强高频段的幅值衰减），以改善系统的稳定性和稳态性能。 超前校正主要用来提高系统的相角裕度，从而增强系统的稳定性，而滞后校正则通过减少高频增益来改善系统的稳态响应。这两种校正方法可以单独使用，也可以结合使用，以实现对系统性能的全面优化。 设计控制器时，通常期望输出信号能够紧密跟随输入信号，这种控制被称为伺服控制。在这种控制结构下，误差信号和控制信号的减小是设计目标。控制器的设计，如PID控制器，是通过传递函数来实现的，它可以帮助调整系统对输入信号的响应。 控制系统计算机辅助设计的关键在于理解系统的动态行为，选择合适的控制策略和校正方法，以及精确计算控制器参数。这一过程涉及到数学模型的建立、性能指标的设定以及校正装置的选取和配置，最终目的是确保系统能够在各种工况下都能表现出优良的控制性能。