理论教育 工程设计方法的基本思路和要求

工程设计方法的基本思路和要求

时间:2023-06-27 理论教育 版权反馈
【摘要】:作为工程设计方法,首先要使问题简化,突出主要矛盾。一般来说,系统的设计需满足以下四方面的要求:1)稳定性,要求-20dB线过零点,且有一定的宽度,相位裕度要尽可能大。4)抗干扰能力强,截止频率的衰减要快。事实上,这四个要求常常是矛盾的,如系统响应快,往往导致稳定性差。因此,在具体图B-1 系统期望开环频率响应特性选择参数时,须折中考虑,这也显示出简便实用的工程设计方法的重要性。

工程设计方法的基本思路和要求

作为工程设计方法,首先要使问题简化,突出主要矛盾。简化的基本思路是根据动静态指标,得出系统预期的开环频率特性,找出典型结构,使实际系统简化或校正成典型系统的形式,具体来说,就是把调节器的设计过程分作两步:

1)根据校正要求,选择调节器的结构,保证系统稳定性和所需的稳态精度。

2)选择调节器参数,以满足动态性能指标。

在选择调节器结构时,只采用少量的典型系统,它的参数与性能指标的关系都已事先找到,具体选择参数时,只须按现成的公式和表格中的数据计算一下即可,这样就使设计方法规范化,大大减少了设计工作量。

工程设计方法的主要工具就是伯德图(对数频率响应特性图)。系统的频率特性和动静态性能之间存在着密切的联系,但一个闭环系统的频率响应特性图绘制比较费事,所以工程上希望直接从开环频率响应特性来讨论闭环系统的性能。具体的分析不属于本书的讨论范围,有兴趣的读者可参看自动控制理论方面的书籍,这里只给出一些必要的结论。图B-1为期望的系统开环频率响应特性。

一般来说,系统的设计需满足以下四方面的要求:

1)稳定性,要求-20dB线过零点,且有一定的宽度,相位裕度要尽可能大。(www.daowen.com)

2)快速性,截止频率要高,频带要宽。

3)保证稳态精度,低频段增益要大。

4)抗干扰能力强,截止频率的衰减要快。

事实上,这四个要求常常是矛盾的,如系统响应快,往往导致稳定性差。因此,在具体

图B-1 系统期望开环频率响应特性

选择参数时,须折中考虑,这也显示出简便实用的工程设计方法的重要性。

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