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산업계측제어기술사

lag compensator 설계 root locus design

Root Locus로 damping ration가 정해졌을 경우, 목표점을 구하기

Control Systems Engineering 예제

https://electronics.stackexchange.com/questions/333310/how-to-find-the-intersection-point-in-rootlocus-diagram

“`html

Root Locus Design

Root Locus · Damping Ratio · Integral Compensator · Pole-Zero Compensation

1. Root Locus Design

G(s) = K / [(s+1)(s+2)(s+10)]
                  +                     1
    R(s) ------->(Σ)---->[ K ]---->[ ----------- ]-----> C(s)
                  - ^              (s+1)(s+2)(s+10)       |
                    |                                      |
                    +--------------------------------------+
    
ζ = 0.174

2. 감쇠비와 목표 Pole

s = -σ ± jωd
ζ = σ / ωn
ωn = √(σ2 + ωd2)
ζ = cos θ
                Im
                ↑
                |
                |          ●  -σ + jωd
                |         /|
                |        / |
                |       /  | ωd
                |      /θ  |
    ------------+-----+--------------------→ Re
                     -σ
    
s ≈ -0.69 ± j3.92

3. Root Locus Angle Condition

θp1 + θp2 + θp3 = 180°
θp1 = tan-1 [ ωd/(10-σ) ]
θp2 = tan-1 [ ωd/(2-σ) ]
θp3 = tan-1 [ ωd/(1-σ) ]

4. Magnitude Condition

|KG(s)| = 1
K = | (s+10)(s+2)(s+1) |
K ≈ 164

5. Integral Compensator

Gc(s) = K (s+0.1) / s
GOL(s) = K (s+0.1) / [ s(s+1)(s+2)(s+10) ]
                  +       K(s+0.1)          1
    R(s) ------->(Σ)---->[ ------- ]---->[ ----------- ]-----> C(s)
                  - ^         s          (s+1)(s+2)(s+10)       |
                    |                                             |
                    +---------------------------------------------+
    

6. Pole-Zero 배치

      Re axis

    ×----------------×------×------○----×--------------→
   -10              -2     -1    -0.1   0

    × : Pole
    ○ : Zero
    
Pole: s = 0
Zero: s = -0.1

7. 보상 후 Gain

K = | s(s+1)(s+2)(s+10) / (s+0.1) |
K ≈ 163.6
보상 전 K ≈ 164

보상 후 K ≈ 163.6
Root Locus, Damping Ratio, Integral Compensator, Pole-Zero Compensation, Angle Condition, Magnitude Condition
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