1、按典型II型系統的最佳參數設計系統n調節對象由一個積分環節和一個小慣性群組成型最佳參數系統。把系統校正成為典型調節器的時間常數。為其中，的數學模型為：）調節器，其傳遞函數（調節器可選用比例積分。為小慣性群時間常數和，設調節對象傳遞函數為IIPISSKSGPITSTSKSGdpa1)() 1()(dpddpadpaccKTKTSTSTKTSKTSTSSKSGSTSTSTSTSKSSKSGdSGSGIIhPI214414218141)() 1(814) 1(1)()()(4) 1 (222maxmax，調節器參數為：則有標準形式為型系統開環傳遞函數的時的典型準則選擇最佳參數）（環傳遞函數應按調節器

2、校正后，系統開串加。準則選擇最佳參數校正）（按dpddpadpappKTKTSTSTKTSKTSTSSKSGSTSTSTSTSKSSKSGdSGSGIIhMPIM66. 11551566. 113 . 8151)() 1(3 . 815) 1(1)()()(5)2(222minmin，調節器參數為：則有標準形式為型系統開環傳遞函數的時的典型準則選擇最佳參數環傳遞函數應按調節器校正后，系統開串加。準則選擇最佳參數校正按1032.01)(56.1032.0032.01032.056.10204.01032.05 .020008.081032.01)()1008.0(008.081008.04100

3、8.0205 .011111)()()(4)1 (1008.0205 .01)(22221maxmaxSSGKSSSSSSSSKSGSSSSSSSKSTKSTSSKSGdSGSGIIhPIIISSSGdgppapdpacc其傳遞函數為如加設給定濾波器，則，調節器參數為：）（）（則有）（標準形式為型系統開環傳遞函數的時的典型準則選擇最佳參數）（環傳遞函數應按調節器校正后，系統開串加。準則選擇最佳參數校正）（按解：型最佳參數閉環系統。試校正為典型象傳遞函數為例：已知系統的調節對104. 01)(88. 104. 004. 0104. 088. 10212. 0104. 05 . 020008. 0

4、3 . 8104. 01)() 1008. 0(008. 03 . 81008. 051008. 0205 . 011111)()()()2(22221minSSGKSSSSSSSSKSGSSSSSSSKSTKSTSSKSGdSGSGMgppapdpap其傳遞函數為如加設給定濾波器，則，調節器參數為：）（）（則有）（。準則選擇最佳參數校正按n調節對象由一個大慣性環節和一個小慣性群組成)() 1() 1()(2,111)() 1)(1() 1()( 1)() 1)(1()(2121211211211TTTSTSTSTKSGPISTSTTTTSTSTSSTKSGPIPITTSTSTKSGd開環傳遞

5、函數為調節器校正后時，則用改成積分環節性環節如將調節對象中的大慣傳遞函數為：調節器校正后，其開環設調節對象用。分環節，剛好滿足要求一定的條件下近似成積如果把大慣性環節，在積分環節，個慣性環節而缺少一個調節器，系統恰好多一如果采用，設調節對象傳遞函數為(在什么情況下，大慣性環節可按積分環節處理？)低頻段大慣性環節的近似處理當系統中存在一個時間常數特別大的慣性環節時，可以近似地將它看成是積分環節，即 11TsTs1n近似條件 T3c) 1() 1()(221bsTsTsKsW) 1)(1() 1()(21asTsTssKsW例如：cn對頻率特性的影響圖 低頻段大慣性環節近似處理對頻率特性的影響 低

6、頻時把特性a近似地看成特性b 比較a和b系統的相角裕量nG1(S)的相頻特性為：ccccTtgTtgTtgTtgTtgTtgTtgTtgTtgTtgTtgTtg12111101121110121110012111011)(180)(1180)190(9090)(則相角裕量為20112201122212( )( )180()180()()()ccccccG Stg Ttg Ttg Ttg T 的相頻特性為：則相角裕量為故有：注意：近似處理的條件為注意：近似處理的條件為T1T2,如果如果T1T2，則應按，則應按典型典型I型系統進行校正。型系統進行校正。104. 01)(2 . 004. 004.

7、0) 104. 0(2 . 0255. 070)01. 0(8104. 01)() 101. 0()01. 0(8101. 04) 1(814) 101. 0(255. 0701111)()()() 101. 0(255. 070)(55. 01) 155. 0(101. 0455. 055)() 101. 0(2) 155. 0(70) 1() 1()(22222211max211SSGgKpPISSSSSSKpSGaSSSSTSTSTSSSSKpSTKSTKSSKpSGdSGaSGPISSSGdSSTIISSSTKSTKSGdc傳遞函數為若加給定濾波器時，其，放大系數調節器的積分時間常數顯

8、然，為：后系統的開環傳遞函數調節器串聯校正，校正在此應采用似為處理，即調節對象可近近似為積分環節數的慣性環節），故可以把大時間常（且倍間常數相差個慣性環節組成，其時解：由于調節對象由兩型三階系統。將參數校正為典型準則選擇的最佳參數，試按象傳遞函數為例：已知系統的調節對n調節對象由兩個大慣性環節和一個小慣性群組成KdTTKdTTKpTTMpKdTTKpTTcSSSKpSGaSTSTSTPITTTSTSTSTKdSGd66. 13 . 855min) 1 (24max)() 1 () 1)(1()() 1(11) 1(1)() 1)(1)(1()(112211221212112121，定調節器時：

9、準則選擇的最佳參數確按，定調節器時：準則選擇的最佳參數確按：則調節器的傳遞函數為對消掉，并把近似成積分環節調節器，把大慣性環節如果采用，設調節對象傳遞函數為1035. 01)(035. 0) 121. 0)(1035. 0(532. 0)(532. 0007. 052 . 0403 . 838. 053 . 8521. 0035. 0007. 055) 1)(1()(min1007. 05138. 02 . 0121. 040)(122121SSGgSSSSGaKdTTKpTTSSSKpSGaPIDPIDIIMpSSSSGd遞函數為如加給定濾波器，其傳：則調節器的傳遞函數為調節器的傳遞函數為的

10、調節器對消掉，故采用一個大慣性環節用節視為積分環節，把第解：把第二個大慣性環型三階閉環系統。把系統校正為典型準則選擇的最佳參數，按函數為例：已知調節對象傳遞校正成典型II型系統的幾種調節器選擇控制對象調節器參數配合) 1(2TssK21212) 1)(1(TTsTsTK相近21212,) 1)(1(TTsTsTsK都很小21212,) 1)(1(TTsTsTsK3213212) 1)(1)(1(TTTsTsTsTK、認為： ssK11pi) 1(ssK11pi1ss) 1)(1(21hT1認為： 21hTsTTs11111）（或）（或122211 ThThThT)(211TTh)(321TTh

11、sTsT11111ssK11pi1ssK11pi1n兩種系統比較 比較分析的結果可以看出，典型I型系統和典型型系統除了在穩態誤差上的區別以外，在動態性能中，n典型典型 I 型系統在跟隨性能上可以做到超調型系統在跟隨性能上可以做到超調小，但抗擾性能稍差，小，但抗擾性能稍差，n典型典型型系統的超調量相對較大，抗擾性型系統的超調量相對較大，抗擾性能卻比較好能卻比較好。 這是設計時選擇典型系統的重要依據。反饋回路有慣性滯后環節時的補償校正反饋回路有慣性滯后環節時的補償校正n反饋回路有慣性滯后時對輸出響應的影響+-F(s)Ga(S)R(s)C(s)Gz(S)Gf(S)Gg(S)1)()(TfKfsGfs

12、Gf，一般為慣性環節為反饋回路的傳遞函數反饋回路慣性滯后作用的補償目的：為了時輸出量C(S)與反饋量F(S)成比例關系，可在閉環系統輸出端，串聯一個時間常數與反饋環節時間常數相等的慣性環節，表25 II型系統在不同輸入信號作用下的穩態誤差輸入信號階躍輸入斜坡輸入加速度輸入穩態誤差00 0)(RtRtvtR0)(2)(20tatRKa /0（1）穩態跟隨性能指標）穩態跟隨性能指標 型系統在不同輸入信號作用下的穩態誤差列于表2-5中 1. 典型II型系統跟隨性能指標和參數的關系 由表可知： n在階躍和斜坡輸入下，II型系統穩態時均無差；n加速度輸入下穩態誤差與開環增益K成反比。表2-6 典型II型

13、系統階躍輸入跟隨性能指標（按Mrmin準則確定關系時） h 3 4 56 7 8 9 10 tr / Tts / T k 52.6% 2.412.15 3 43.6% 2.65 11.65 237.6% 2.85 9.55 2 33.2% 3.0 10.45 129.8% 3.1 11.30 127.2% 3.2 12.25 125.0% 3.3 13.25 1 23.3% 3.35 14.20 1（2）動態跟隨性能指標 圖2-17b 典型II型系統在一種擾動作用下的動態結構圖+ ) 1() 1(1TsshTsKsK2)(sF)(sC0)(1sW- )(2sWn抗擾系統結構2. 典型型系統抗擾

14、性能指標和參數的關系n擾動系統的輸出響應在階躍擾動下， 11212) 1(12)(222332222hTssThhsThhTsTFKhhsC（2-43） 由式（2-43）可以計算出對應于不同 h值的動態抗擾過程曲線C(t)，從而求出各項動態抗擾性能指標，列于表2-7中。在計算中，為了使各項指標都落在合理的范圍內，取輸出量基準值為 Cb = 2FK2T （2-44） 表2-7 典型II型系統動態抗擾性能指標與參數的關系 （控制結構和階躍擾動作用點如圖2-18，參數關系符合最小Mr準則） h 3 4 56 7 8 9 10 Cmax/Cbtm / T tv / T 72.2% 2.4513.60 77.5% 2.70 10.4581.2% 2.85 8.80 84.0% 3.00 12.9586.3% 3.15 16.8588.1% 3.25 19.8089.6% 3.30 22.80 90.8% 3.40 25.85 由表2-7中的數據可見，一般來說， h 值越小， Cmax/Cb 也越小， tm 和 tv 都短，因而抗擾性能越好，這個趨勢與跟隨性能指標中超調量與 h 值的關系恰好相反，反映了快速性與穩定性的矛盾。 但是，當 h 5 時，由于振蕩次數的增加， h 再小，恢復時間 tv 反而拖長了。 n分析結果 由此可見，h = 5是較好的選擇，這與跟隨性能中調節時間最