如何设计一个控制器来调整系统的稳态误差?

信息处理 转换功能 在家工作 控制系统 PID
2022-02-10 15:42:33

我有一个带有传递函数的简单模型(输入-工厂-输出):

T(s)=4s2+2s+4
此问题的目标是设计一个系统,使其具有以下步骤输入规范:

  1. %overshoot6%
  2. ts<1sec

此外,当系统给定一个斜坡输入时,它必须有一个至多的稳态误差0.1

我的策略:

第一次尝试:我首先想到添加一个滞后超前补偿器并调整极点,但这似乎迫使阶跃响应容易出现严重振荡。此外,稳定时间和最大过冲与期望值相差甚远。

第二次尝试:我决定在滞后超前补偿器中添加一个 PI 控制器,这有助于减少最大过冲和一般的振荡,但它并没有解决建立时间的问题,实际上建立时间很长。

我希望使用能够满足这两个要求的最佳最佳方法,因为我不知道是否可能无法同时满足这两个要求(即步进输入要求和斜坡输入要求)

1个回答

我不会给你一个完整的答案,但我可以帮助你。

您的开环传递函数有 2 个极点1±j(3)

好消息,它们很稳定。但是,它们没有阻尼并且速度很慢。

你的策略是这样的

1 - 阻尼两极,这将减少过冲。
2 - 尝试增加极点频率。这将减少建立时间。
3 - 斜坡输入允许的稳态误差小于 0.1。这意味着阶跃输入的稳态误差必须为 0。您需要一个 PI 控制器,因为您的开环传递函数没有积分器。
4 - 另一种策略是取消控制器中的极点并添加一个简单的 PI 控制器。这将允许您根据需要调整时间响应。对于家庭作业来说应该足够了。在现实生活中,您应该检查稳健性。

感谢 Tim Wescott 指出我最初关于稳态误差的错误。