对于给定的性能规范,根轨迹的区域不在可行区域内

信息处理 控制系统 系统识别 控制 表现
2022-02-08 01:11:47

我想绘制一个系统的根轨迹,其植物传递函数为

P(s)=kTs+1ets.

建议为此系统使用 PI 控制器,任务是找到值,使其满足以下性能规范:KpKi

  • 最大峰值过冲 < 5%
  • 稳定时间(2% 波段)< 0.8 秒

这就是我修改开环传递函数以适应根轨迹查找格式的方式。

G(s)H(s)=C(s)P(s)=Kpk(s+A)(2ts)s(Ts+1)(2+ts),

其中并使用 Pade 近似。首先,为 1。A=Ki/KpA

但是,当我绘制上面的根轨迹时,这就是我得到的。 在此处输入图像描述

这里,白色区域是满足性能规范的可行区域。

正如我们所看到的,积分器(在 Im 轴处)引入的极点的根轨迹最终完全位于不可行区域内。都是这种情况。A

我该怎么办?我的方法正确吗?更重要的是,这个杆子会如何影响我的表现?

我是这个领域的新手,对此我有点困惑。请帮帮我。提前致谢。

1个回答

根轨迹将从开环极点开始,并随着增益的变化向开环零点移动。您的极点无法超过位于黄色区域的零点。靠近虚轴的这个极点将占主导地位,这意味着它将主导您的响应时间,从而减慢整个系统的速度。一种方法是在它的位置用一个额外的开环极点来取消那个零,除非那个零是由你的控制器引入的,你有能力将它移到白色区域之外,或者完全消除它。

看起来,如图所示,终止闭环极点的零是由于,在这种情况下,选择白色区域内的 A 值应该允许极点进一步延伸到该点,如增益增加。此外,由于 Pade 近似,极点和零点在根轨迹中似乎不可见。(s+A)

要了解靠近虚轴的极点如何占主导地位,请考虑的简单情况,它具有拉普拉斯变换 (其中处的一个极点。时域方程是一个衰减指数,时间常数,如果 a 非常小,这将需要很长时间才能衰减。如果很大,衰减速率将非常快.x(t)=eatX(s)=1s+as=aaa