确定了校正方案后,下面的问题就是确定校正装置的结构和参数。目前主要有两大类校正方法:分析法和综合法。
1.分析法
分析法又称试探法,这种方法是把校正装置归结为易于实现的几种类型,例如,超前校正、滞后校正、超前-滞后校正等。它们的结构已知,而参数可调。设计者首先根据经验确定校正方案,然后根据系统的性能指标要求,恰当地选择某一类型的校正装置,尔后再确定这些校正装置的参数,甚至重新选择校正装置的结构,直到系统校正后满足给定的全部性能指标。因此,分析法本质上是一种试探法。
分析法的优点是校正装置简单,可以设计成产品,例如,工业上常用的PID调节器等。因此,这种方法在工程上得到了广泛的应用。
2.综合法(www.daowen.com)
综合法又称期望特性法,其基本思想是按照设计任务所要求的性能指标,构造期望的数学模型,然后选择校正装置的数学模型,使系统校正后的数学模型等于期望的数学模型。
综合法虽然简单,但得到的校正环节的数学模型一般比较复杂,在实际应用中受到很大的限制,但仍然是一种重要的方法,尤其对校正装置的选择有很好的指导作用。
无论综合法还是分析法,都带有经验成分,所得到的结果通常不是最优的。最优控制系统需要用最优控制理论来设计。
系统的校正可以在频域内进行。在频域内进行系统设计,是一种间接设计的方法,因为设计结果满足的是一些频域指标,而不是时域指标。然而,在频域内进行设计又是一种简便的方法,在波德图上虽然不能严格定量地给出系统的动态性能,但能方便地根据频域指标确定校正装置的参数,特别是对已校正系统的高频特性有要求时,采用频域法校正比其他方法更为方便。频域设计的这种简便性,是由于开环系统的频率特性与闭环系统的时间响应有关。一般地说,开环频率特性的低频段表征闭环系统的稳态性能,开环频率特性的中频段表征闭环系统的动态性能,开环频率特性的高频段表征闭环系统的复杂性和噪声抑制性能。因此,用频率法设计控制系统的实质,就是在系统中加入频率特性形状合适的校正装置,使开环系统频率特性形状变成所期望的形状,低频段增益充分大,以保证稳态误差要求,中频段对数幅频特性斜率一般为-20 dB/dec,并占据充分宽的频带,以保证具有适当的相位裕度,高频段增益尽快减小,以削弱噪声影响,若系统原有部分高频段已符合要求,则校正时可保持高频段形状不变,以简化校正装置的形式。
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