基于时间加权误差绝对值积分最小准则的高阶系统相位滞后超前控制器设计论文_唐昱煊

西北民族大学 730124

摘要：在经典控制理论中，设计校正系统就是对于控制对象，确定一个控制器以满足静态性能指标和动态性能指标，即确定控制器的参数和结构。因此，先用相位滞后超前控制器对二阶被控对象进行控制，并使它们构成单位负反馈系统，写出相应的闭环传递函数，得到闭环特征方程式。然后，将所得的闭环特征方程式与表1中具有相同阶数的标准闭环系统的特征多项式进行比较，得到有关系数的方程组。之后，解出方程组，就会得到相位滞后超前控制器的参数。如果，这时系统并不具有最优性能，如超调量过大，则可以通过前置滤波器来提高稳态性能。

关键词：相位滞后超前控制器；前置滤波器引言；ITAE准则

引言

随着科学技术的迅速发展和进步，人类对工业自动化要求日益提高，而自动控制科学也在工业领域中显得举足轻重。自动控制科学的核心是自动控制理论。在经典控制理论中，系统校正设计就是在给定的性能指标下，对于给定的对象模型，确定一个能够完成系统满足的静态与动态性能指标要求的控制器，即确定补偿器的结构与参数。[1]控制系统的校正可分为串联校正、反馈校正、前置校正和复合校正四种。在串联校正中，可以使用的控制器有超前校正、滞后校正和滞后超前校正。超前校正可以提高相角裕度和系统的动态性能，滞后校正可以改善系统的稳态性能，而滞后超前校正兼有滞后校正和超前校正的优点，即已校正的系统响应速度快，超调量较小，抑制高频噪声的性能也较好。

所设计的滞后超前控制器就是基于上述准则。表1中给出了基于最小ITAE准则的各阶标准闭环系统性能指标及其特征多项式的最优系数。在经典控制理论中，设计校正系统就是对于控制对象，确定一个控制器以满足静态性能指标和动态性能指标，即确定控制器的参数和结构。因此，先用相位滞后超前控制器对二阶被控对象进行控制，并使它们构成单位负反馈系统，写出相应的闭环传递函数，得到一个闭环特征方程式。然后，将所得的闭环特征方程式与表1中具有相同阶数的标准闭环系统的特征多项式进行比较，得到有关系数的方程组。之后，解出方程组，就会得到相位滞后超前控制器的参数。如果，用MATLAB软件进行绘图验证时，此系统并不具有最优性能，如超调量过大，系统稳定性能差，则可以通过前置滤波器来消除相位滞后超前控制器所带来的两个负实零点对系统的负面影响。