SSO SSDC控制器設計

2022-08-21 02:06:11 字數 1914 閱讀 7388

在系統的控制效能不滿足要求時,就需要對系統進行校正控制。就頻域方法而言,控制器的設計思路為:將控制的要求轉化為頻率的要求,如增益裕度、相位裕度截止頻率、頻寬、零頻率幅值等。

1.衡量系統相對穩定性重要指標

對以db表示gm,若gm>1,則為正增益,表明系統是穩定的;若gm<1,則為負增益,表面系統是不穩定的。

gm是在-180°相位時,幅值與0db的距離。

$gm = -20lg\left | g(jw) \right |$

一般來說,pm越大,系統越穩定,但pm同時會影響系統的時間響應速度,因此合適就好。

pm是在0db增益時,相位與180°的差。

$pm = 180^-\left | \delta \phi  \right |$

在matlab中,可用margin()函式獲得系統的bode圖,如上圖所示。在衡量系統的穩定性時,需對兩者綜合考慮。

>> s = zpk(0,,1)

g = g(s)

margin(g)

2.控制器校正環節

如果系統的控制效能不滿足要求,就需要對系統進行控制矯正,比較常規的有以下幾種。

零點極點分布:極左,零右。

$\frac}}$,$w_

下圖為乙個超前環節的bode圖,可以看出,相位響應大部分在頻率接近零的範圍,只在一小區部分區間為正值(相位超前)。

實質為高通濾波器,主要作用為改善系統瞬態響應。

零點極點分布:零左,極右。

$\frac}}$,$w_>w_$

下圖為乙個滯後環節的bode圖,可以看出,相位響應在某一段區間是負值(相位滯後)。

實質為低通濾波器,主要作用為改善系統穩態精度。

下圖為乙個滯後-超前環節的bode圖,可以看出,

分別採用上述的校正環節對系統進行校正,可得到分別加入了超前環節、滯後環節、滯後-超前環節的bode圖,如下圖所示。

g0為未加入控制環節。

g1為加入了超前環節:低頻幅值特性衰減,高頻基本不變,gm變大,pm變大。

g2為加入了滯後環節:低頻幅值特性變大,gm變小,pm變小。

g3為加入了滯後-超前環節:低頻相位增大,高頻相位減小,gm變小,pm變小,幅值特性整體變大。

觀察上圖的bode曲線不難發現,在對系統的校正控制中,若要改良某一點,則必然要損失另一點。

這些校正控制的過程,實際上是對零點和極點的配置過程。

3.ssdc控制器引數的設計

ssdc的控制結構如下圖所示,與pss的結構相似,其由隔直環節、放大環節、相位補償環節及限幅環節組成。

當訊號的變化達到穩態時,使輸入為零。

在一定範圍內,增益k越大,抑制sso的效果越好,但需考慮限幅環節,故不可設定過大。

$a=\frac}}=\frac$

$\omega = 2\pi f$

$t_=\frac\sqrt}$

$t_=at_$

根據電流偏差控制,為保證系統的穩定性,一般限幅在±0.05pu。  

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