最优性能串联控制器的模拟设计

西北民族大学 胡嘉慧

设计控制系统的目的是为了将构成控制器的各元件和被控对象构成系统中的不可变的部分，使其既能够满足控制的精度又能够满足响应速度等性能指标的需求。如果通过某些调整放大器增益后依旧不能使得系统性能满足需求，我们就可以根据系统的参数和特征改变校正装置，优化性能。本文是针对串联控制器的性能研究一个二阶被控对象，针对其参数和性能进行对比分析，对串联控制器改变校正装置模拟设计，以实现其性能的最优化。

1 系统设计分析

针对二阶被控对象设计串联控制器，使得单位负反馈闭环系统性能最优，并用运算放大器及阻容元件模拟实现该控制系统，分别输入正弦信号和方波信号进行轨迹跟踪性能分析。

（2）对被控对象开环频率特性进行仿真和实测，读取截止频率、相角裕度、穿越频率、幅值裕度，对仿真和实测结果进行对比分析。

（3）设计一种经典串联控制器（在PI、PD、PID、相位超前、相位滞后、相位滞后-超前等控制器中任选一种），使得闭环系统具有最小节拍阶跃响应，用运算放大器及阻容元件模拟实现该控制器。

（4）对校正后系统开环频率特性进行仿真和实测，读取截止频率、相角裕度、穿越频率、幅值裕度，对仿真和实测结果进行对比分析。

（5）对单位负反馈闭环系统进行时域性能仿真和实测，读取上升时间、峰值时间、调整时间、最大超调量等性能指标，对仿真和实测结果进行对比分析。……