控制系统的极点配置设计法一、极点配置原理1.性能指标要求2.极点选择区域主导极点：2111costan图 3.22 系统在 S 平面上满足时域性能指标的范围nst4；当Δ= 0.02时，。nst3当Δ= 0.05时,3.其它极点配置原则系统传递函数极点在s 平面上的分布如图（ a）所示。极点s3 距虚轴距离不小于共轭复数极点s1、 s2 距虚轴距离的5 倍，即nss5Re5Re13（此处，n 对应于极点 s1、s2）；同时，极点 s1、s2 的附近不存在系统的零点。 由以上条件可算出与极点s3 所对应的过渡过程分量的调整时间为1351451snstt式中1st 是极点 s1、s2 所对应过渡过程的调整时间。图（b）表示图（ a）所示的单位阶跃响应函数的分量。由图可知，由共轭复数极点 s1、s2 确定的分量在该系统的单位阶跃响应函数中起主导作用， 即主导极点 。因为它衰减得最慢。其它远离虚轴的极点s3、s4、s5 所对应的单位阶跃响应衰减较快，它们仅在极短时间内产生一定的影响。因此， 对系统过渡过程进行近似分析时。可以忽略这些分量对系统过渡过程的影响。s 1s 2δj ω453sss- ξ ωn-5 ξ ωns1 24 5ωntx o(t)、s 、s3（ a）（b）系统极点的位置与阶跃响应的关系二、极点配置实例磁悬浮轴承控制系统设计1.1 磁悬浮轴承系统工作原理图 1 是一个主动控制的磁悬浮轴承系统原理图。主要由被悬浮转子、传感器、控制器和执行器 (包括电磁铁和功率放大器) 四大部分组成。设电磁铁绕组上的电流为I 0，它对转子产生的吸力F 和转子的重力 mg相平衡，转子处于悬浮的平衡位置，这个位置称为参考位置。（a）（b）图 1 磁悬浮轴承系统的工作原理Fig.1 The magnetic suspension bearing system principle drawing假设在参考位置上， 转子受到一个向下的扰动， 转子就会偏离其参考位置向下运动，此时传感器检测出转子偏离其参考位置的位移，控制器将这一位移信号变换成控制信号，功率放大器又将该控制信号变换成控制电流 I 0+i ，控制电流由 I 0 增加到 I 0+i ，因此，电磁铁的吸力变大了，从而驱动转子返回到原来的平衡位置。反之，当转子受到一个向上的扰动并向上运动， 此时控制器使得功率放大器的输出电流由 I 0，减小到 I 0-i ，电磁铁的吸力变小了，转子也能返回到原来的平衡位置。因此，不论转子受到向上或向下的扰动，都能回到平衡状态。这就是主动磁轴承系统的工作原理。即传感器检测出转子偏移参考点的位移，作为控制器的微处理器...
