波特图(Bode Plot)是一种用于描述线性控制系统频率响应的图形表示方法,通常用于分析和设计控制系统。它以控制系统的传递函数(或频域传递函数)为基础,将系统的幅频特性(振幅-频率响应)和相频特性(相位-频率响应)以图形的方式展示出来。可以根据波特图理解和评估系统的稳定性、性能和鲁棒性。
波特图可以指导控制器的设计。通过调整控制器的参数,可以改变系统的频率响应,以满足特定的性能要求。波特图提供了反馈信息,帮助选择合适的控制器类型和参数,以达到期望的控制效果。本文使用串联超前校正、串联滞后校正、滞后-超前校正及PID校正,进行控制器的设计。
三频段理论:
频率法串联校正
控制系统串联校正是一种用于改善控制系统性能的校正方法。在控制系统中,由于传感器、执行器、信号传输等因素的影响,系统可能出现响应速度慢、精度不高、稳定性差等问题。串联校正通过在控制系统中插入合适的校正环节,对系统进行调整和校正,以提高系统的响应和控制性能。
串联超前校正
校正之后的系统相角裕度为61.2度,满足要求:
校正前后的nyquist曲线如下图,相角裕度变大,幅值裕度为infdB,满足指标要求。