matlab自控原理ppt課件-資料下載頁(yè)
2025-05-05 18:17本頁(yè)面
【正文】 交，斜率等于未校正時(shí)的斜率加上 20db/dec。確定了超前校正網(wǎng)絡(luò)的零點(diǎn)。再根據(jù) p=α z，計(jì)算得到超前校正網(wǎng)絡(luò)的極點(diǎn)； （ 6）繪制校正后的 Bode圖，檢驗(yàn)所得系統(tǒng)的相角裕度是否滿足了設(shè)計(jì)要求。如不滿足，重復(fù)前面的各設(shè)計(jì)步驟； （ 7）增大系統(tǒng)增益，補(bǔ)償由超前校正網(wǎng)絡(luò)帶來(lái)的增益衰減（ 1/α ） （ 8）仿真計(jì)算系統(tǒng)的階躍響應(yīng)，驗(yàn)證最后的設(shè)計(jì)結(jié)果。如果設(shè)計(jì)結(jié)果不能滿足實(shí)際要求，再重復(fù)前面的各設(shè)計(jì)步驟。 )1/()1(s in ???? ??mm?m?m?圖 在用 MATLAB 進(jìn)行上述設(shè)計(jì)步驟時(shí)，我們使用了 3個(gè)程序文本，分別如圖 。它們分別用來(lái)產(chǎn)生未校正系統(tǒng)的Bode圖、校正后系統(tǒng)的 Bode圖和校正后系統(tǒng)的實(shí)際階躍響應(yīng)。通過(guò)運(yùn)行這些文本，可以得到本例所需的超前校正網(wǎng)絡(luò)，其參數(shù)取值分別為 z=,p=25以及 K= )25()(1 8 0 0)(???ssc sG 引入超前校正網(wǎng)絡(luò)后，校正后的系統(tǒng)能滿足對(duì)調(diào)節(jié)時(shí)間和超調(diào)量的設(shè)計(jì)要求，但不能滿足對(duì)穩(wěn)態(tài)誤差的設(shè)計(jì)要求（即 Kv=5),系統(tǒng)斜坡響應(yīng)的問(wèn)題穩(wěn)態(tài)誤差將高達(dá) 20%，盡管閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差仍然超標(biāo)，但已有的結(jié)果表明，超前校正網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)明顯地增加了系統(tǒng)的相角裕度，改善了系統(tǒng)的瞬態(tài)性能。如果繼續(xù)重復(fù)上面的設(shè)計(jì)過(guò)程，可望進(jìn)一步改進(jìn)已有的設(shè)計(jì)結(jié)果。 超前校正網(wǎng)絡(luò) 為了減少系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差，我們?cè)賮?lái)嘗試用根軌跡方法設(shè)計(jì)滯后校正網(wǎng)絡(luò)。滯后校正網(wǎng)絡(luò)的傳遞函數(shù)為： 其中 根據(jù)已知條件，可推知 由此可以得到預(yù)期的閉環(huán)主導(dǎo)極點(diǎn)。 zp ?, ?? n??滯后校正網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)步驟可以歸納為： ，確定預(yù)期主導(dǎo)極點(diǎn)的允許區(qū)域，并進(jìn)一步在未校正根軌跡上確定校正后的預(yù)期主導(dǎo)極點(diǎn)； 差系數(shù) 。在本例中，我們有 α，確定滯后校正網(wǎng)絡(luò)的零點(diǎn)和極點(diǎn)，使得校正后的根軌跡經(jīng)過(guò)預(yù)期的主導(dǎo)極點(diǎn)； ，檢驗(yàn)設(shè)計(jì)結(jié)果。如果需要，就重復(fù)前面的設(shè)計(jì)步驟。 , ?? n??v u n c o m pKv u n c o m pv c o m p KK /?? 10?v c o m pK 圖 3個(gè) MATLAB 文本及其畫(huà)出的相應(yīng)圖形曲線。在本例的設(shè)計(jì)過(guò)程中，根據(jù)選定的預(yù)期主導(dǎo)極點(diǎn)，我們用 rlocfind函數(shù)計(jì)算了增益 k的相應(yīng)取值，于是得到了 K=100。為了滿足對(duì) Kv的設(shè)計(jì)要求，有計(jì)算了 α的合適取值，從而得到了 α=10；在配置滯后校正網(wǎng)絡(luò)的零點(diǎn)和極點(diǎn)時(shí)，我們將零點(diǎn)和極點(diǎn)分別取為 s= s=,它們都非常接近 s平面的原點(diǎn)，因而避免了明顯改變未校正系統(tǒng)的根軌跡。至此，我們得到了所需要的滯后校正網(wǎng)絡(luò)為： )(1 0 0)(???ssc sG 經(jīng)過(guò)驗(yàn)證后可知，校正后的系統(tǒng)基本滿足了對(duì)調(diào)節(jié)時(shí)間和超調(diào)量的設(shè)計(jì)要求，而系統(tǒng)的速度誤差系數(shù)也達(dá)到了 Kv=10,同樣滿足設(shè)計(jì)要求。重復(fù)上述設(shè)計(jì)過(guò)程，還可以進(jìn)一步改進(jìn)已有的設(shè)計(jì)結(jié)果。 最后，我們將本節(jié)得到的三種設(shè)計(jì)結(jié)果歸納于表 。 滯后校正網(wǎng)絡(luò) 圖 滯后校正網(wǎng)絡(luò) 圖 滯后校正網(wǎng)絡(luò) 2. 循序漸進(jìn)設(shè)計(jì)示例：磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)讀取系統(tǒng) 本章將為磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)讀取系統(tǒng)設(shè)計(jì)一個(gè)合適的 PD控制器，使得系統(tǒng)能夠滿足對(duì)單位階躍響應(yīng)的設(shè)計(jì)要求。給定的設(shè)計(jì)要求如表 ，閉環(huán)系統(tǒng)的框圖模型如圖 。從圖中可以看出，我們?yōu)殚]環(huán)系統(tǒng)配置了前置濾波器，其目的在于消除零點(diǎn)因式 (s+z)對(duì)閉環(huán)傳遞函數(shù)的不利影響。為了得到具有最小拍響應(yīng)的系統(tǒng)，針對(duì)圖 2階模型，我們將預(yù)期的閉環(huán)傳遞函數(shù)取為： 表 222)(nnnsssT ????????sn T?120?n?msT s 50?msT s 40?由表 ，對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)化傳遞函數(shù)的系數(shù)應(yīng)為： α= 標(biāo)準(zhǔn)化調(diào)整時(shí)間為： 而實(shí)際系統(tǒng)對(duì)調(diào)節(jié)時(shí)間的設(shè)計(jì)要求為 于是可取 在這種情況下，調(diào)節(jié)時(shí)間的預(yù)期值 滿足了設(shè)計(jì)要求。這樣式（ ）的分母則為： （ ） 1 4 4 0 1 82 ?? ss （ ） 帶有 PD控制器的磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器控制系統(tǒng)（ 2階系統(tǒng)模型） 05)520( 132 ???? KSKS)()( ?? ssG c由此可得到圖 ： （ ） 13 51 4 4 0 0, 1 8 KK ???,2 8 8 0 31 ?? KK比較式（ .）和（ ）的系數(shù)，有 解之，可得 至此，便得到了所需要的 PID控制器為： )(?? SSG P然后，將前置濾波器取為： 就能進(jìn)一步對(duì)銷引入 PD控制器新增的閉環(huán)零點(diǎn)。 本例的模型忽略了電機(jī)磁場(chǎng)的影響，但所得的設(shè)計(jì)仍然是很準(zhǔn)確的。表 ，從中可以看出，系統(tǒng)的所有指標(biāo)都滿足了設(shè)計(jì)要求。
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