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带前置滤波器的反馈控制系统优化方案

时间:2023-06-30 理论教育 版权反馈
【摘要】:考虑图6-54所示系统,将受控对象取为图6-54系统前置滤波图校正装置为PI 控制器:。再考虑用前置滤波器Gp来对消零点,并同时保留系统原有的增益。为此取闭环传递函数变为经验证计算可知,引入前置滤波器后,系统的超调量为4.5%,满足给定要求。可以看出,用前置滤波器对消闭环零点,是一项非常必要的工作。

带前置滤波器的反馈控制系统优化方案

串联校正网络都有相似的传递函数,即,引入这种形式的校正网络能够改变系统的闭环特征根,但同时也会在闭环传递函数中增添一个新的零点。这个新的零点可能会严重影响闭环系统的动态响应性能。

考虑图6-54所示系统,将受控对象取为

图6-54 系统前置滤波图

校正装置为PI 控制器:。给定系统的设计要求:tS≤0.55S(2%误差带),超调量不超过5%。当ζ=0.707 时,注意到,于是有ζωn=8,从而Kp=2ζωn=16,Ki=128。

首先考虑Gp(s)=1,这相当于没有引入前置滤波器。在这种情况下,系统的闭环传递函数为

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与未校正系统相比,校正装置引入了新的零点z=-8,这对系统的阶跃响应产生了较大的影响,系统的超调量约为21%。再考虑用前置滤波器Gp(s)来对消零点,并同时保留系统原有的增益。为此取

闭环传递函数变为

经验证计算可知,引入前置滤波器后,系统的超调量为4.5%,满足给定要求。可以看出,用前置滤波器对消闭环零点,是一项非常必要的工作。

通常,当校正网络为滞后校正网络或PI 控制器时,需要为系统配置前置滤波器。而当校正网络为超前校正网络时,由于其零点较小,与极点又非常接近,因此它对系统响应的影响可以忽略不计,可以不配置前置滤波器。

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