直流電機pi控制器設計與穩(wěn)態(tài)性能分析-免費閱讀
【正文】 武漢理工大學《自動控制原理》課程設計說明書 19 參考文獻 [1] 胡壽松主編 .自動控制原理 .北京：科學出版社， 2021（第五版） [2] 王建輝，顧樹生主編 .自動控制原理 .北京：清華大學出版社， 2021 [3] 李友善編著 .自動控制原理 .北京：國防工業(yè)出版社， 2021(第三版 ) [4] 黃忠霖 .自動控制原理的 matlab 實現(xiàn) .北京：國防工業(yè)出版社， 2021 [5] 王正林等編著 . MATLAB/Simulink 與控制系統(tǒng)仿真 .北京：電子工業(yè)出版社， 2021（第 2版） 本科生課程設計成績評定表 姓 名 溫志偉 性 別 男 專業(yè)、班級 自動化 1101 班 課程設計題目：直流電機 PI 控制器設計與穩(wěn)態(tài)性能分析 課程設計答辯或質(zhì)疑記錄： 求取系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差的方法有哪些？ 答：求取一個系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差一般有兩種方法：（ 1）根據(jù)系統(tǒng)原理圖求取誤差傳遞函數(shù)，利用終值定理求取。所以可知上面的計算結(jié)果都是正確的。 ylabel(39。) 得 下圖 所示的系統(tǒng)仿真響應曲線。 單位階躍擾動輸入時系統(tǒng)響應 要求單位階躍擾動輸入時系統(tǒng)的輸出響應曲線，即輸入為 R(s)=0， 負載轉(zhuǎn)矩W(s)=1/s 的直流電機控制系統(tǒng)輸出響應 , 此時系統(tǒng)所對應的閉環(huán)傳遞函數(shù)為 在 MATLAB 的 Editor/Debugger 輸入程序為： num=[1200,0] den=[1,40, 800] t=0:: step(num,den,t) xlabel(39。 ylabel(39。step response39。 單位階躍擾動輸入時系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差 當SsWSR 1)(,0)( ??時系統(tǒng)在擾動下輸出量的實際值為： )(800401200)( 2 SWSS SSY n ???? 而輸出量的希望值為零，因此誤差信號為： )(800401200)( 2 SWSS SSE n ??? 系統(tǒng)在 SsWSR 1)(,0)( ?? 時的穩(wěn)態(tài)誤差： 01800401200l i m)(l i m)( 200 ???????? ?? SSSS SSSEe snsssn 因此系統(tǒng)在單位階躍擾動轉(zhuǎn)矩作用下的穩(wěn) 態(tài)誤差為 0 單位斜坡擾動輸入時系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差 系統(tǒng)在21)(,0)( SsWSR ??時的穩(wěn)態(tài)誤差： 231800401200l i m)(l i m)( 2200 ???????? ?? SSSS SSSEe snss s n 因此系統(tǒng)斜坡擾動轉(zhuǎn)矩作用下的穩(wěn)態(tài)誤差約為 。 此外，在控制系統(tǒng)的分析和設計中，還常用到在輸入信號 ()RS 或擾動 ()WS作用下，以誤差信號 ()ES 作為輸出量的閉環(huán)誤差傳遞函數(shù)或 ( )/ ( )E S W S ，以此用于研究系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差。 R (S) E(S) M(S) C(S) PI 控制器 在串聯(lián)校正時， PI 控制器相當于在系統(tǒng)中增加了一個位于原點的開環(huán)極點，同時也增加了一個位于 S 左半平面的開環(huán)零點。掌握用 MATLAB軟件來對原理圖進行仿真進行輔助分析。 時間安排： （ 1） 課程設計任務書的布置，講解 （半天） （ 2） 根據(jù)任務書的要求進行設計構(gòu)思。（半天） （ 3） 熟悉 MATLAB 中的相關(guān)工具（ 一天 ） （ 4） 系統(tǒng)設計與仿 真分析。 此次課程設計要求綜合運用所學自控原理理論知識，是自動控制原理和MATLAB 軟件的綜合運用，需要靈活運用所學知識，根據(jù)設計要求，來達到分析原理、參數(shù)計算等目的。位于原點的極點可以提高系統(tǒng)的型別，可以消除或減小系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差，改善系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能；而增加的負實數(shù)零點則用來減小系統(tǒng)的阻尼程度，緩和 PI 控制器極點對系統(tǒng)穩(wěn)定性及動態(tài)過程產(chǎn)生的不利影響。其中，以誤差信號 ()ES 作為輸出量的傳遞函數(shù)稱為誤差傳遞函數(shù)。 武漢理工大學《自動控制原理》課程設計說明書 9 驗證程序和圖形 單位階躍參考輸入時系統(tǒng)響應 擾動 ( ) 0WS? 時系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)為 ()()1 ( )GsS Gs??? 求單位階躍參考輸入時響應，即負載轉(zhuǎn)矩 W(s)=0,輸入為 R(s)=1/s 的直流電機控制系統(tǒng)得輸出響應， MATLAB 的 Editor/Debugger 輸入程序為： num=[20, 800] den=[1,40, 800] t=0:: step(num,den,t) xlabel(39。) 得 下圖 所示的系統(tǒng)響應曲線。y(t)39。t39。 武漢理工大學《自動控制原理》課程設計說明書 14 單位階躍擾動輸入時系統(tǒng)的響應曲線 由 上圖 可知，當經(jīng)過一小段調(diào)節(jié)時間后系統(tǒng)的輸出響應趨于穩(wěn)定，系統(tǒng)的輸出與輸入相等均為 1。y(t)39。 武漢理工大學《自動控制原理》課程設計說明書 18 4 體會和
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