18、控制系统设计与应用实例解析

控制系统设计与应用实例解析

1. 控制系统设计流程

控制系统设计通常可分为三个阶段，各阶段有其特定的任务和时间要求，以下是详细介绍：

1.1 阶段一：可用性能计算

此阶段主要是对系统的可用性能进行计算，预计完成时间最长为 24 小时，具体步骤如下：
- 确定反馈带宽 ：大约需要 30 分钟。
- 确定非线性动态补偿类型及稳定性边界 ：用时约 5 分钟，需决定是否采用非线性动态补偿，并在 L 平面上定义稳定性边界。
- 绘制期望的奈奎斯特图 ：在 L 平面上绘制能使反馈最大化的奈奎斯特图，耗时 5 分钟。
- 绘制期望的伯德图 ：该步骤需要 5 至 30 分钟。
- 权衡与调整伯德图 ：根据干扰频谱的频率响应、系统中其他反馈回路以及工厂传递函数的变化进行权衡，对伯德图进行重塑，此过程需 10 分钟至 22 小时。最后确定可用反馈，并向经理汇报系统性能。

1.2 阶段二：线性补偿器和前置滤波器设计

该阶段预计最长耗时 5 天，具体操作如下：
- 计算补偿器增益响应 ：根据标称工厂响应或工厂模型，从期望的标称环路增益响应中减去标称工厂增益响应，以获得所需的补偿器增益响应，此步骤需 10 至 30 分钟。
- 近似补偿器响应 ：使用相关方法近似所需的补偿器响应，得到补偿器传递函数和补偿器硬件/软件的规格，大约需