工厂模式和需求

直流电机的传递函数,描述的输出示例:直流电机是:

对于这个示例,设计要求是:

开放控制系统设计师

在MATLAB^®命令行创建一个传递函数模型的植物,和开放控制系统设计在尼科尔斯编辑器配置。

1.5 G =特遣部队(14 40.02 [1]);controlSystemDesigner (“尼古拉斯”G);

打开应用程序和进口G作为默认的植物模型控制架构,配置1。

的应用,以下响应情节开放:

查看同时开环频率响应和闭环阶跃响应,单击并拖动块到所需的位置。

这个应用程序显示尼科尔斯编辑器和阶跃响应阴谋并排。

调整带宽

由于设计需要一个上升时间小于0.5秒,将开环直流交叉频率设置为3 rad / s。一阶近似,这种交叉频率对应于一个0.33秒的时间常数。

补偿器增益调整交叉频率增加。在尼科尔斯编辑器,向上拖动的响应。这样做增加了补偿器的增益。

当你拖动尼科尔斯图,应用计算补偿器增益和更新响应图。

向上拖动尼科尔斯情节,直到交叉频率大约3 rad / s。

视图中阶跃响应特性

添加的上升时间阶跃响应情节,右键单击图形区,选择特征>上升时间。

查看上升时间、上升时间指示器移动光标。

上升时间约为0.23秒,满足设计要求。

同样地,添加的峰值响应阶跃响应情节,右键单击图形区,选择特征>峰值响应。

峰值超过3.5%左右。

加积分器补偿器

5%满足稳态误差要求,消除稳态误差的闭环阶跃响应通过添加一个积分器补偿器。在尼科尔斯编辑器在情节区域,右键单击并选择添加极或零>积分器。

添加一个积分器产生零稳态误差。然而,也改变补偿器动态改变交叉频率,增加了上升时间。减少上升时间,增加交叉频率约3 rad / s。

调整补偿器增益

返回的交叉频率大约rad / s,进一步提高补偿器增益。右键单击尼科尔斯编辑器图区域,并选择编辑补偿器。

在补偿器编辑器对话框补偿器节中,指定一个获得的99年,按输入。

响应图自动更新。

上升时间约为0.4秒,满足设计要求。然而,峰值超过32%左右。补偿器组成的增益和积分器不足以满足设计要求。因此,补偿器需要额外的动力。

添加网络补偿器

在尼科尔斯编辑器,检查增益裕度和相位保证金为当前补偿器的设计。设计需要一个增益裕度大于20 dB和相位幅度大于40度。当前的设计不满足这两种需求。

增加稳定利润,导致网络添加到补偿器。

在尼科尔斯编辑器,右键单击并选择添加极或零>铅。

指定的位置导致网络,点击级响应。应用程序添加了一个真实的杆(红色X(红色)和真正的零O)补偿器和尼科尔斯编辑器情节。

在尼科尔斯编辑器拖杆和零改变他们的位置。当你把它们拖,应用程序更新极/零值和更新响应图。

减少的大小杆或零,将其拖向左边。由于钢管和零负实轴,拖着他们向左移动接近复平面的原点。

作为初始估计,把零到一个位置7和极点位置-11年。

阶段保证金符合设计要求;然而,增益裕度仍然过低。

编辑网络极和零

提高控制器的性能,优化网络参数。

在补偿器编辑器对话框动力学部分,单击铅行。

在编辑选定的动力学的部分,真正的零文本框,指定一个位置-4.3,按输入。这个值是最慢的(左边)极附近的直流电机工厂。

在真正的极文本框,指定的值-28年,按输入。

当你修改网络参数,补偿器和响应图自动更新。

在应用程序尼科尔斯编辑器的增益裕度20.5只是满足了设计要求。

添加系统的鲁棒性,在补偿器编辑器对话框中,降低补偿器增益84.5,按输入。增益裕度增加21.8和响应图更新。

在控制系统设计响应图,比较系统性能的设计要求。系统性能特点是:

系统响应满足所有的设计要求。