上述指标对应的给定和扰动均为阶跃信号 ? 调节器的工程设计方法： ? 工程设计方法：
在设计时，把实际系统校正或简化成典型系统，可以利用现成的公式和图表来进行参数计算，设计过程简便得多。
? 调节器工程设计方法所遵循的原则是： （1）概念清楚、易懂； （2）计算公式简明、好记；
（3）不仅给出参数计算的公式，而且指明参数调整的方向；
（4）能考虑饱和非线性控制的情况，同样给出简单的计算公式； （5）适用于各种可以简化成典型系统的反馈控制系统。
? 在典型系统设计的基础上，利用MATLAB/SIMULINK进行计算机辅助分析和设计，可设
计出实用有效的控制系统。
? 控制系统的开环传递函数都可以表示成：
（3-9）
? 分母中的s项表示该系统在s= 0处有r重极点，或者说，系统含有r个积分环节，称
作r型系统。
? 为了使系统对阶跃给定无稳态误差，不能使用0型系统（ r =0），至少是Ⅰ型系统（ r
=1）；当给定是斜坡输入时，则要求是Ⅱ型系统（ r =2）才能实现稳态无差。
? 选择调节器的结构，使系统能满足所需的稳态精度。由于Ⅲ型（ r =3）和Ⅲ型以上的
系统很难稳定，而0型系统的稳态精度低。因此常把Ⅰ型和Ⅱ型系统作为系统设计的目标。
? 典型Ⅰ型系统：
? 作为典型的I型系统，其开环传递函数选择为
r
（3-10）
式中， T——系统的惯性时间常数； K——系统的开环增益。 ? 对数幅频特性的中频段以-20dB/dec的斜率穿越零分贝线，只要参数的选择能保证足够
的中频带宽度，系统就一定是稳定的。
? 只包含开环增益K和时间常数T两个参数，时间常数T往往是控制对象本身固有的，
唯一可变的只有开环增益K 。设计时，需要按照性能指标选择参数K的大小。
? 典型Ⅰ型系统的对数幅频特性的幅值为：
得到? 相角裕度为
? K值越大，截止频率?c 也越大，系统响应越快，相角稳定裕度 ? 越小，快速性与稳
定性之间存在矛盾。
? 在选择参数 K时，须在快速性与稳定性之间取折衷。 ? 动态跟随性能指标：
? 典型Ⅰ型系统的闭环传递函数为
? 过阻尼动态响应较慢，一般把系统设计成欠阻尼，即 0< ? < 1。 ? 超调量
（3-13）
? 上升时间 （3-14）
? 峰值时间 ? 当调节时间在
（3-15） 、误差带为
的条件下可近似计算得
（3-16）
? 截止频率（按准确关系计算）（3-17）
? 相角稳定裕度（3-18）
? 动态抗扰性能指标：
? 影响到参数K的选择的第二个因素是它和抗扰性能指标之间的关系，
? 典型Ⅰ型系统已经规定了系统的结构，分析它的抗扰性能指标的关键因素是扰动作用
点，
? 某种定量的抗扰性能指标只适用于一种特定的扰动作用点。
? 电压扰动作用点前后各有一个一阶惯性环节， ? 采用PI调节器
? 在计算抗扰性能指标时，为了方便起见，输出量的最大动态降落ΔCmax用基准值Cb的百
分数表示，
? 所对应的时间tm用时间常数T的倍数表示，
? 允许误差带为±5?时的恢复时间tv也用T的倍数表示。
? 取开环系统输出值作为基准值，即Cb=Fk2 (3-21)