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第6章 控制系统的综合与校正lj
第6章控制系统的综合与校正? 单变量线性系统的综合方法很多，但基本上可归纳为两大类，即根轨迹综合法和频率响应综合法。? 控制系统可划分为广义对象(或受控系统)和 控制器两大部分。? 综合的具体任务是选择校正方式，确定系 统结构和校正装置的类型以及计算参数等， 这些工作的出发点和归宿点都是满足对系 统技术性能的要求，这些要求在单变量系 统中往往都是以性能指标的形式给出。 ? (1)性能指标? 工程上，对单变量系统常用性能指标来衡 量控制系统的优劣。 ? 1)稳态指标 ?? 稳态指标是衡量系统稳态精度的指标。? 2)时域动态指标?? 时域动态指标通常为上升时间tr、峰值时间tP、调节时间ts、超调量σP%等。? 3)频域动态指标?? 频域动态指标分开环频域指标和闭环频域指标2种。 ? (2)系统的校正 ? 为使系统满足性能指标而引入的附加装置， 称为校正装置，其传递函数用Gc(s)? 表示。图6.1串联校正? 校正装置Gc (s)与系统固有部分的联接方式， 称为系统的校正方案。在控制系统中，校 正方案基本上分为3种。校正装置与原系统 在前向通道串联联接，称为串联校正，如 图6.1所示。由原系统的某一元件引? 出反馈信号构成局部负反馈回路，校正装置设置在这一局部反馈通道上，如图6.2所示，则称为反馈校正。如第1章和第3章所 述对干扰和输入进行补偿的复合控制，称为前馈校正。图6.2反馈校正? 6.1? 6.1.1PID控制作用P控制(比例控制) ?? 具有比例规律的控制器称为比例控制器(或称P控制器)，如图6.3所示。? 其中： （6.1）图6.3P控制器? 6.1.2PD控制(比例+微分) ?? 具有比例加微分控制规律的控制器称为比 例加微分控制器(或称PD控制器)，如图6.4 所示。? 其中：（6.2）图6.4PD控制器（6.3） （6.4） ? 式(6.4)表明，PD控制器的输入信号为正弦 函数时，其输出仍为同频率的正弦函数， 只是幅值改变 倍，并且随ω 的改变而改变。? 6.1.3PI控制(比例+积分) ?? 具有比例加积分控制规律的控制器，称为 比例积分控制器（或称PI控制器），如图 6.5所示。? 其中：（6.5）图6.5PI控制器? 控制器输出的时间函数： （6.6） ? 讨论方便，令比例系数KP＝1则式(6.5)变为：（6.7） ? 由式(6.7)看出，PI控制器不仅引进了一个 积分环节，同时还引进了一个开环零点。图6.6PID控制器? 6.1.4PID控制(比例+积分+微分)?? 比例加积分加微分规律(或称PID控制规律) 是一种由比例、积分、微分基本控制规律组合的复合控制规律。（6.8）? 6.2? 6.2.1基于频率法的串联校正设计串联超前校正?? (1)超前校正装置的特性? ? 图6.7是一个无源超前校正装置的电路图。图6.7无源超前网络? 这样无源超前校正装置的传递函数为 （6.12）? 根据式(6.12)作出无源超前校正装置的对数 特性，如图6.8所示。图6.8无源超前网络的对数幅、相特性? 最大超前角：? 应用三角公式改写为： （6.15）则超前校正装置的微分效应越强。为了保持 较高的信噪比，实际选用的β值一般不大于20。通过计算，可以求出ωm处的对数值（6.16） ? (2)串联超前校正方法? 用频率特性法设计超前网络的步骤如下：①根据性能指标对稳态误差系数的要求，确定开环放大系数K。? ? ②利用求得的K，绘制原系统的伯德图，主 要是对数幅频特性图。? ? ③在伯德图上测取原系统的相位裕量和增益裕量，或在对数幅频特性图上测取剪切频率ωc，通过计算求出原系统的相位 裕量γ。再确定使相位裕量达到希望值γ″所需要增加的相位超前相角? ④利用下式计算超前校正装置的参数β。
? ⑥求出超前校正装置的另一个参数T2。? ⑦画出校正后系统的伯德图，检验已校正 系统的相角裕度γ″性能指标是否满足设计要 求。验算时，已知 计算出校正后系统在 处相角裕度γ″( )。 ? 当验算结果γ″不满足指标要求时，需另选 ωm值，并重复以上计算步骤，直到满足指 标为止。重选ωm值，一般是使ωm= 的值增大。? 应当指出，有些情况采用串联超前校正是无效的。串联超前校正受以下两个因素的 限制。? ? ①闭环带宽要求。 ? ②如果原系统在剪切频率附近相角迅速减小，一般不宜采用串联超前校正。? 6.2.2串联滞后校正?? (1)滞后校正装置的特性? ? 控制系统具有满意的动态特性，但其稳态 性能不能满足要求时，可采用串联滞后校正。图6.10是无源滞后校正网络的电路图。（6.17）（6.18） （6.19） ? 根据式(6.17)作出的滞后网络对数频率特性 如图6.11所示。 （6.20） （6.21）图6.11无源滞后网络对数频率特性? (2)串联滞后校正方法?? 采用滞后网络进行校正，主要是利用其高 频幅值衰减特性。 ? 应用频率法设计滞后校正装置，其步骤如 下： ?? ①根据性能指标对误差系数的要求，确定 系统的开环增益K；? ? ②作出原系统的伯德图，求出原系统的相 角和增益裕量；? ③如原系统的相角和增益裕量不满足要求，找一新的剪切频率，在处开环传递函数的相角应等于-180°加上要求的相角裕量后再加上5°~12°,以补偿滞后校正网络的相角滞后。? ④确定使幅值曲线在新的剪切频率降到0dB所需的衰减量20lg|Gk(j处下)|，再令20lgα＝-20lg|Gk(j的参数α。?)|, 由此求出校正装置? ⑤取滞后校正装置的第2个转折频率太小将使T1很大，这 是不允许的。ω2确定后，T1就确定了。 ? ⑥作出校正后系统的伯德图，检验是否全部 达到性能指标。? 6.2.3串联滞后-超前校正? 串联滞后-超前校正可以用比例积分微分控制器（PID控制器）实现。图6.13无源滞后-超前网络及其对数渐近幅频特性图6.13无源滞后-超前网络及其对数渐近幅频特性? (1)滞后-超前校正装置的特性 （6.29）? 与超前网络和滞后网络的传递函数比较， 式（6.29）前半部分起滞后作用，后半部 分起超前作用，因此图6.13是一个起滞后超前作用的网络，其对数渐近幅频特性如 图6.13(b)所示。由图看出其形状由参数T1、 T2和β确定。? (2)串联滞后-超前校正方法?? 用频率法设计滞后-超前校正网络参数，其 步骤如下：? ? ①根据对校正后系统稳定性能的要求，确 定校正后系统的开环增益K；? ? ②把求出的校正后系统的K值作为开环增益， 作原系统的对数幅频特性，并求出原系统 的剪切频率ωc、相角裕度γ及幅值裕度Kg；? ③以未校正系统斜率从-20db/dec变为 -40db/dec的转折频率作为校正网络超前 部分的转折频率 这种选择不是惟一的，但这种选择可以降低校正后系统的 阶次，并使中频段有较宽的-20db／dec 斜率频段；? ④根据对响应速度的要求，计算出校正后系统的剪切频率 近幅频特性 衰减因子，以校正后系统对数渐 为条件，求出⑤根据对校正后系统相角裕度的要求，估算校正网络滞后部分的转折频率⑥验算性能指标。? [例3] 设某单位反馈系统，其开环传递函数:? 要求Kv＝20(l／s)，相角裕量γ″＝50°，剪切频率≥2，试设计串联滞后-超前校正装置，使系统满足性能指标要求。 ? 解 根据对Kv的要求，可求出K值。? 以K=20作出原系统的开环对数渐近幅频特性，如图6.14虚线所示。求出原系统的剪切频率ωc ＝4.47(rad／s)，相角裕度为-16.6°，说明原 系统不稳定。选择 作为校正网络超前部分的转折频率。根据对校正后系统相角裕 度及剪切频率的要求，确定出校正后? 系统的剪切频率为2.2(rad/s)，原系统在频 率2.2(rad/s)处的幅值为12.32(db)，串入校 正网络后在频率为2.2(rad／s)处为0dB，则 有下式:?折频率校正网络的另一个转写出滞后-超前校正网络的传递函数:图6.14系统校正前后的对数渐近幅频特性? 校正后系统的开环传递函数:? 根据性能指标的要求，取校正后系统的相角裕度γ=50°,即:? 校正后系统开环传递函数:? 校正后系统的对数渐近幅频特性为图6.14中的实线。经校验，校正后系统Kv=20(l/s),相角裕度为51.21°,剪切频率为2.2(rad／s)，达到了对系统提出的稳态、动态指标要求。? 6.2.4按期望特性进行串联校正? 期望特性是指能满足性能指标的控制系统应 具有的开环对数渐近幅频特性。? [例4]位置随动系统如图6.15所示，其中:? 要求串入校正装置Gc(s)，使系统校正后满 足下列性能指标：①系统仍为I型，稳态速 ? 度误差系数Kv≥1000(1/s)，②调节时间 ts≤0.25（s），超调量σP%≤30％。 ? 解 1)作原系统开环对数渐近幅频特性 由公式? 2)根据动态指标要求作期望特性图6.15位置随动系统? 算出ωc＝35.56(rad／s)，取校正后系统开 环剪切频率 ＝40(rad／s)。为使校正后 附 的系统具有足够的相角裕量(保证系统能满 足动态性能指标要求)，在剪切频率 近特性应是-20dB／dec的斜率。且应有图6.16校正前后系统的开环对数渐近幅频特性一定的宽度，同时又要考虑原系统的特性，即高频段应与原系统特性尽量有一致的斜 率。由于原系统特性是按K=Kv＝1000 (l／s) 绘制的，因此期望特性的低频段应与原系 统特性重合。这样考虑后，可使校正网络 简单且易于实现。根据以上分析作期望特 性：角频率ωa和ωb，以保证系统具有一定的-20dB ／dec斜率的频带宽度。 期望特性斜率由 -20dB／dec转为-40dB／dec；在ω＝200(rad ／s)处，期望特性由-40dB／dec转为-60dB／ dec，高频部分的期望特性以此斜率到底。? ③选择希望特性使得在ωa=10(rad／s)处斜 率由-20dB／dec转为-40dB／dec。这样的 变化使期望特性有可能与原系统低频段特 性相交，其交点为ω＝0.4(rad／s)。 ? ④低于交点ω＝0.4(rad／s)的频段，令期望 特性与原系统特性重合。? 在考虑了性能指标并照顾了原系统特性后作出了期望特性，如图6.16特性2。对求出 的期望特性进行验算。由图6.16上看出，低频段特性1、2重合，说明K=Kv＝1000(l／s)，满足稳态性能指标的要求。期望特性 ＝40(rad／s)，算出相角裕量γ=49.59°，超调量σP％＝28.5％，ts＝0.213s，这就说明以期望特性作为校正后系统的开环模型，校正后系统能满足性 能指标的要求。如经校验后，作出的期望特性不满足性能指标的要求，应根据具体情况修改期望特性(主要是中频段)，直到满 足性能指标为止。? ⑤确定校正装置。由于采用串联校正，因此在图6.16上用特性2减去特性1就得到校正装 置特性，如图6.16上的特性3所示。由特性3 写出校正装置的传递函数：? 校正后系统开环对数渐近幅频特性，即期望特性的传递函数为:? 6.3基于根轨迹法的串联校正设 计? 6.3.1串联超前校正?? 将无源超前校正装置的传递函数（6.9）改写为：（6.30）? 可得无源超前校正装置的零点、极点，其 零点、极点在根平面上的分布如图6.17所示。? 当性能指标以时域特征量给出时，采用根轨迹法进行校正比较方便。图6.17无源超前网络的零点、极点分布图? 应用根轨迹法设计串联超前校正装置的步骤， 归纳为：?? ①作出原系统的根轨迹图。?? ②根据对校正后系统性能指标的要求，确定 闭环系统希望主导极点的位置。? ③一般情况下，通过调整开环增益无法产 生希望的主导极点，必须计算出超前网络应提供多大相角，才能使校正后的系统根轨迹通过希望的主导极点。 （6.31）（6.32） ? ④应用图解法确定能产生相角为 ?的串联 超前网络的零点极点位置，即串联超前校正网络的参数。?? ⑤验算性能指标。? 6.3.2串联滞后校正?? 如前所述，当原系统已具有比较满意的动 态性能，而稳态性能不能满足要求时，可采用串联滞后校正。? 应用根轨迹法设计串联滞后校正网络，可归纳为如下步骤：? ①作出原系统的根轨迹图，根据调节时间 的要求，判断采用滞后校正的可能性。? ? 如上所述，采用滞后校正根轨迹只是局部 变化，整个根轨迹不会向虚轴左面移动， 因而原系统复数根轨迹在实轴上的分离位置|dmax|是希望主导极点可能的最大实部，而tmin≈3.5/|dmax|则是采用滞后校正后系统可 能具有的最小调节时间，如果指标要求的调节时间ts≥tmin，则采用滞后校正是可能的。? ②根据动态性能指标确定希望主导极点的 位置。? ③用10°夹角法则确定滞后网络零点，并 近似计算主导极点处的根轨迹增益。? ? 为使滞后网络的零点、极点充分接近坐标 原点，可在希望主导极点之一的s1点作一条 与s1O直线夹角为10°(或小于10°)的直线， 此直线与负实轴的交点设为滞后网络的零点zc，这就是10°夹角法。由于滞后网络的极点pc更靠近坐标原点，在实际应用时，可认为pc位于坐标原点，这就可以应用幅值条件近似计算出s1的根轨迹增益。? ④根据要求的稳态性能指标计算滞后网络参数。?? ⑤应用相角条件，验算希望主导极点是否位于已校正系统的根轨迹上。?? ⑥校验系统各项性能指标是否满足要求。? 6.3.3滞后-超前校正?? 如果系统校正前其动态性能和稳态性能都 不满足要求，而且距性能指标甚远，可以 采用滞后-超前校正。 ? 其设计步骤如下：? ①根据对系统提出的性能指标，在根平面 上确定系统的希望闭环主导极点；? ? ②为使闭环主导极点位于希望的位置，计 算出滞后-超前网络需要的超前相位 ；? ③根据对系统稳态指标的要求，计算原系统开环增益应提高的倍数；? ④滞后-超前校正网络的传递函数? 该式前面部分起滞后作用，后面部分起超前作用。滞后部分的时间常数T1要选得足够大。设s1是希望主导极点之一，使得：（6.46）? s1位于校正后系统的根轨迹上，应满足幅值 条件，即:? 考虑式(6.46)，可得: （6.47）（6.48）? 由式(6.47)和式(6.48)可确定T2和β值。 ? ⑤根据步骤得到的β值选择T1值，使? 为在工程中能够实现，滞后-超前网络滞后部分的最大时间常数βT1不宜取得太大。? 6.4? 6.4.1反馈校正设计反馈校正的原理?? 如将校正装置Gc(s)与原系统某一部分构成一个局部反馈回路，如图6.24所示，校正 ? 装置设置在局部反馈回路的反馈通道中， 就形成了反馈校正。图6.24反馈校正系统? 6.4.2? [例8]反馈校正举例系统如图6.25所示，原系统开环传递函数为：? 式中K=K1K2K3。要求采用局部反馈校正， 使系统满足以下性能指标：KV≥1000(l／s)，调节时间ts≤0.8s，超调量σ%≤25%。? 解 设采用如图6.25所示局部反馈方案。图6.25局部反馈校正系统? ①以K=KV=1000(l／s)作原系统开环对数渐 近幅频特性，如图6.26中特性1所示。通过 计算。判断原系统不稳定；? ? ②作期望特性。根据性能指标要求，算出 剪切频率的要求值为9.66(rad／s)，取 ＝10(rad／s)，在 附近-20dB／dec斜率的频段应有一定的宽度。过作斜率为-20dB／dec的直线，与原有系统特性交于 ω＝111.1(rad／s)处。期望特性的高频段从 ω＝111.1(rad／s)起与原有系统特性重合。低频部分选择在ω＝2.5(rad／s)处斜率由20dB/dec转为-40dB／dec，与原系统特性交于ω＝0.025(rad／s)处。ω＜ 0.025(rad／s)的频段，期望特性与原系统 特性重合。期望特性如图6.26特性2所示。 校正后系统的开环对数渐近幅频特性就是 期望特性。经校验、校正后系统的超调量为σ％＝19．6％，调节时间ts＝0.677s，满足性能指标的要求；? ③求局部反馈校正装置。在图6.26上，由 原系统特性1减去期望特性2，得到小闭环 的开环特性20lg|G2(jω)Gc (jω)|(图6.26中特 性3)。在ω＝0.025~111.1(rad／s)范围内， 由特性3求出小闭环的开环传递函数：（6.51）?则可求出局部反馈 校正装置Gc (s)的传递函数:? K2已知，可求出40／K2。?? 在小闭环开环幅值远大于1的情况下，小闭 环的特性由反馈通道传递函数的倒数特性来确定。把图6.25方框图转化为图6.27的形式。 从图6.27可得出被小闭环包围部分的传递函 数：? 反馈通道传递函数：? 小闭环的开环传递函数：? 与式(6.51)完全一样。即图6.27中的特性3。在ω为0.025~111.1rad／s频段内，|G'2(s)G 'c(s)|=|G2(s)Gc (s)|&1，可以看出，在这一频段内， 期望特性正好是 在这个频段之外,|G'2(s)G'c (s)|=|G2(s)Gc (s)|&1的条件 不成立，期望特性与小闭环反馈通道无关，其特性由G'2(s)，也就是由图6.26中特性1确定。本例体现了反馈校正这一特点。图6.26 系统采用局部反馈校正的特性? 1―原有系统特性，2―校正后系统特性， 3―小闭环的开环特性图6.27对系统结构图作变换? 6.5? 6.5.1复合控制校正设计?复合控制的概念? 所谓复合控制，就是在反馈闭环控制的基础上，引入前馈装置，产生与输入(给定输 入或扰动输入)有关的补偿作用实行开环控 制。复合控制系统综合的基本思路是：对这两部分分别进行综合，根据动态性能要 求综合反馈控制部分，根据稳态精度要求 综合前控补偿部分，然后进行校验和修改， 直至获得满意的结果。? 6.5.2按扰动补偿的复合控制系统? 设按扰动补偿的复合控制系统如图6.28。图6.28按扰动补偿的复合控制系统? [例9]设随动系统如图6.29所示，图6.29中K1为综合放大器的传递系数，1/(T1s+1) 为滤波器的传递函数，Km/s(Tms+1)为执行电机的传递函数。N(s)为负载力矩，即本系统的扰动量。要求选择适当的前馈补偿装置GN (s)，使系统输出不受扰动影响。? 解设扰动量N(s)可测出。选择GN (s)如图6.29构成前馈通道。由图6.29可求出扰动对输出的影响(即N(s)引起的输出)。（6.53） 令（6.54）图6.29例9按扰动补偿的复合控制系统? 则扰动N(s)引起系统的输出为0，即系统的 输出不受扰动量N(s)的影响，扰动作用完全 被补偿。但是，从式(6.54)看出，GN (s)的 分子次数高于分母次数，不便于物理实现。 若令? 这样物理上能够实现，可达到近似全补偿 的要求，即在扰动信号作用的主要频段内进行了全补偿。此外，若取在稳态情况下系统输出完全不受扰动的影 响，称为稳态全补偿，物理上更易于实现。? 由例9看出，系统受到的主要扰动所引起的 误差，由前馈控制进行补偿，次要扰动引 起的误差，由反馈控制予以消除。这样， 在不提高开环增益的情况下，各种扰动引起的误差均可得到补偿，有利于兼顾提高稳定性和减小系统稳态误差的要求。同时可以看出，实现前馈控制对扰动进行补偿, 扰动量的可测是其先决条件。? 6.5.3按输入补偿的复合控制系统?? 图6.30是按输入补偿的复合控制系统。图6.30按输入补偿的复合控制系统
? [例10]随动系统如图6.32所示，要求在单位 斜坡输入时，输出稳态位置误差ess≤0.02。 开环系统剪切频率ωc≥4.41rad／s，相角裕 度γ≥45°，试设计校正装置。? 解绘出原系统的开环对数渐近幅频特性，如图6.33中虚线所示。由图6.32可求出系统开环剪切频率ωc=3.16(rad／s)，相角裕 度γ=17.6°,因此原系统不能满足性能指标 的要求。求出串联超前校正装置的传递函 数为:图6.32随动系统? 串入超前校正装置ωc后，系统特性如图6.33所示。求出校正后系统开环剪切频? 率ω''c＝4.56(rad／s)，相角裕度为49.22°, 满足了动态要求。校正后系统? 开环传递函数为:图6.33例10系统对数渐近幅频特性?不能满足对系统稳态性能的要求。为了提高系统稳态 性能，在图6.34中加入前馈控制，其传递 函数为：? 选择k1、k2使系统成为3型。系统等效误差传递函数为:图6.34例10系统采用顺馈控制装置?在等效误差传递函数的分子多项式中，s2、s及常数项均为零，最低项是s3，系统成为3型，输入信号是速度、加速度信号时，系统稳态 误差为零，挑选好参数使T很小，使其对系 统动态性能影响很小。? 6.6应用MATLAB进行校正设计? 本节将初步介绍控制系统计算机辅助设计 方法，主要内容有闭环系统的时域与频域分析方法及依照系统性能指标的要求进行系 统补偿的方法。 ? (1)比例、积分与微分(PID)控制方法? ? PID控制系统的开环增益为：? 如果G(s)是n型系统，补偿后的系统则为 n+1型系统。误差常数Kn+1等于稳态误差ess 的倒数。? 对于给定的稳态误差指标，由上面等式可以求得K1的值。由时域指标，如超调量和过渡过程时间，可以确定闭环阻尼系数和自然 振荡频率。我们已经知道闭环自然振荡频 率对应开环剪切频率ωc，而希望的相角裕 量γ可以由闭环阻尼系数求出。因此，在 ω=ωc处，补偿的系统增益应为1， 相角由上述分析结果(且K1已知)可以写出:又可以导出：? 上述过程可使用下列MATLAB语言程序求解。? ? 解析的PID/PD程序。该程序需要预先确定 ng、dg、wgc（即为ωc）、dpm（即为γ）和ki等几个参数。其MATLAB程序清单如下：
? (2)根轨迹的超前补偿设计方法? ? 这里提出的解析方法，既可设计超前补偿器，也可以设计滞后补偿器。对于这种设计，可使用下面补偿器的表示法。图6.36例11的系统阶跃响应
? 该方程可以分成实部与虚部两个部分，结果得到两个方程与两个未知数。这些方程的解 为? 如果τz与τp都是正的，该方法是可行的。当 然，对于超前补偿器的设计，需要τp&τz。实际上，要多选择几个Kc值进行设计来选择其中最满足要求的补偿器参数,根轨迹超 前补偿的解析设计法的MATLAB程序清单如下：
? (3)伯德图的超前补偿设计方法?? 前面介绍的根轨迹解析方法修改后可用于 伯德图设计。在这种情况下，希望补偿后的系统K(s)G(s)增益为1.0，而在s=jωc点处相角为-180°+γ。假定补偿器的时间常数 为已知，可以得:?点的增益与相角。该方程可以分为实部与虚部两部分。因 此可以写出具有2个未知数的2个方程。求 解该方程组可得:图6.37例12中的阶跃响应与频率响应? (a)阶跃响应； (b)频率响应? 为利用这些方程，首先确定Kc，并绘制 KcG(jω)伯德图。由图可以得到ω=ωc点处的 KcMG 注意，此时KcMG是实际幅值，而不是以dB为单位的。由下列程序可以完 成这个设计运算过程。?? 伯德图超前补偿的解析设计法的MATLAB 程序清单如下：
? (4)根轨迹的滞后补偿设计方法? 前面已经讨论过在超前补偿器设计中，使 用根轨迹数据的解析方法。从理论上讲，前面的方法也适用于滞后补偿器的设计，可在方程中直接地插入相关的数据。在这 种情况下，可发现τp&τz。上述问题就是典型滞后补偿器设计的基本原理。在这种情 况下，原来系统的根轨迹是可以接受的，仅 仅使用了滞后补偿器来增加系统稳态误差常 数。基于在S平面上 求出τp与τz。 ? 然而，如果打算利用滞后补偿器改变ξ或ωn， 的原理。可以那么可以按如下步骤进行：
? ⑥绘制K(s)G(s)根轨迹图，验证设计结果； ? ⑦使系统闭环，求解系统时域响应。 ? (5)伯德图的滞后补偿设计方法?? 前面讨论的伯德图超前补偿器设计的解析方法，再加一些限制即可以用于滞后补偿器设计。首先重复上述设计规则，给出一个 例子，然后再讨论该种方法的限制。 ? ①选择Kc满足稳态误差的要求；? ? ②绘制KcG(jω)的伯德图，在希望的ω=ωc点处确定Kc、MG和；? ③对于希望的γ，由下式求出极点与零点的时间常数：? ④绘制补偿后的伯德图，验证设计结果； ? ⑤仿真闭环响应。
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全部答案（共1个回答）
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海扎煤矿瓦斯抽初步设计(6.26).doc 144页
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海扎煤矿瓦斯抽初步设计(6.26)
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富源县营上镇海扎煤矿
瓦斯抽采设计
瓦斯抽采工程初步设计
工 程 编 号:
工 程 规 模：
4.5 m3/min
长：龚昌泽
总工程师：陈伟才
内审组长：陈建中
项目负责人：罗兴仁
贵州盘江投资控股（集团）煤矿设计研究院有限公司
瓦斯抽采设计
内审意见书
委托我进行瓦斯抽采设计，我于201年月组织有关工程技术人员对该专项设计进行了审查，审查意见如下：
1、为矿井，为kt/a。该矿始建于1982年， “云发改能源[号”文批复该矿生产规模由为60kt/a 扩建为150kt/a。云南省煤炭工业局《关于曲靖市富源县营上镇海扎煤矿2009】3号）、云南煤矿安全监察局《关于富源县营上镇海扎煤矿2009】14号）分别对曲靖煤炭设计研究院编制的该矿150kt/a扩建初步设计和安全专篇进行了批复。该矿150kt/a扩建项目计划于2012年10月进行竣工验收。
2、云南省国土资源厅2009年8月颁发的海扎煤矿采矿许可证，矿井生产规模为15万t/a，矿区范围由个拐点圈定，矿区面积为km2，开采标高由+m至+m。
3、海扎煤矿历年瓦斯等级鉴定均为高瓦斯矿井。2011年7月昆明煤炭科学研究所对海扎煤矿煤层瓦斯参数进行了测定。
、本次按照进行抽采设计。
6、矿井开采的煤层厚，煤层结构简单，根据煤质化验结果，煤层煤。
、经过预测，矿井时矿井相对瓦斯涌出量为 m3/t，矿井绝对瓦斯涌出量m3/min，为高瓦斯矿井。
、设计建立地面固定式集中抽采系统分别设立高、低负压抽采系统，在地面泵房分别设泵独立抽采。
根据矿井瓦斯赋存及涌出特点，结合煤层顶底板的岩性及开拓开采方式，矿井在抽采方法可行。
2BEA 303-0型水环真空泵2台，一台工作，一台备用配套电机功率kW，转速r/min，抽气速率m3/h，泵重kg。瓦斯泵2BEC400型水环真空泵2台，一台工作，一台备用配套电机功率kW，转速r/min，抽气速率m3/min，泵重0kg。
11、钻机选择ZY-650型矿用全液压钻机，封孔泵选择型号为BFZ-10/.2型矿用注浆泵。选型合理。
、设项目静态投资.89万元。其中：抽采钻孔工程万元；土建工程万元；设备及工器具购置万元；安装工程万元；工程建设其它费用万元；工程预备费万元
13、设计的抽采安全措施符合矿井的实际。
、同意提交评审。
内审组长：
2012年月日
参 加 设 计 主 要 人 员 名 单
名 技 术 职 称
质 邓跃红 地质工程师
图 陈建中 高级工程师
风 陈锦昌 通风工程师
建筑水暖环保
矿井概况 5
矿井地理及开发概况 5
矿井开拓与开采 21
矿井通风系统设计概况 23
瓦斯基参数 25
基础参数 25
瓦斯储量计算 36
可抽量预测 38
矿井瓦斯来源分析 39
瓦斯抽采的必要性 41
瓦斯抽采的可行性分析 44
抽采方法工艺 46
抽采系统 46
瓦斯抽采方法 46
抽采参数的确定 54
抽采设备与抽采系统 62
抽采管道的选择 64
抽采管道敷设 67
瓦斯管道阻力计算 70
瓦斯抽采泵的选择 71
钻机及封孔泵选型 77
抽采监测装置 78
泵站建设及配套设施 82
抽采站工业场地总平面布置 82
抽采站建筑 83
设备安装及管网布置 86
抽采站供、配电、通讯及照明 87
采暖、供热与通风 94
环境保护 94
瓦斯利用 96
瓦斯利用途径 96
瓦斯利用方案 96
瓦斯抽采管理 97
组织管理 97
安全措施 97
存在问题及建议 110
技术经济指标 111
劳动定员 111
建设工期 111
投资概算及资金筹措 113
主要机电设备及器材目录 115
概算书 118
附件目录(附文字报告内)
1、编写单位资质证书。
、设计委托
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