这个例子展示了如何调整补偿器的反馈控制系统使用控制系统设计。
使用控制系统设计您可以:
1)确定时间、频率和极点/零点响应图的控制设计要求。
2)调整补偿器使用:
自动设计方法,如PID调优、IMC和LQG。
图形化地调整设计图上的极点和零点,例如博德点和根轨迹。
使用Simulink®design Optimization™进行基于优化的控制设计,以满足时域和频域的要求。万博1manbetx
3)可视化闭环和开环响应,动态更新显示控制系统性能。
对于本例,为系统设计一个补偿器
设计要求如下:
零稳态误差相对于一个阶跃输入。
80%上升时间小于1秒。
稳定时间小于2秒。
最大超调量小于20%。
开环分频小于5 rad/s。
使用标准的反馈结构,控制器在前向路径。这个结构是默认的控制系统设计体系结构。
开放控制系统设计使用指定的植物。
controlSystemDesigner (tf ([1]))
在控制系统选项卡中,可以选择补偿器调优方法,并创建响应图来分析控制器性能。您还可以存储、比较和导出不同的控制系统设计。
对于本例,使用。以图形方式调优补偿器根轨迹编辑器和开环波德编辑器,并使用闭环验证设计阶跃响应。默认情况下,控制系统设计打开时显示这些响应。要添加其他响应图,单击新的剧情。
将时域设计要求添加到阶跃响应情节。右键单击plot区域,然后选择设计要求>新。在设计需求类型下拉列表中,选择阶跃响应绑定
。输入时域设计要求。
点击好吧。该应用程序将设计要求添加到阶跃响应图作为阴影排除区域。为了满足要求,阶跃响应必须保持在此区域之外。
若要指定频域交叉要求,请右键单击波德编辑器绘制区域,然后选择设计要求>新。在设计需求类型下拉列表中,选择获得上限
,并指明设计要求。
点击好吧。
为了满足零稳态误差的设计要求,在补偿器上增加一个积分器。右键单击根轨迹编辑器绘制区域,然后选择添加极/零>积分器。
要为根轨迹图创建一个理想的形状,在-2附近添加一个真正的零。右击根轨迹图区域并选择添加极点/零>实际零。在根轨迹图中,左键单击-2附近的实轴。
中通过增加补偿器增益来创建更快的响应波德编辑器,将幅度响应向上拖动。要满足交叉频率要求,请在Bode编辑器中将响应保持在排除区域以下。
若要查看补偿器,请右键单击波德编辑器或根轨迹编辑器绘制区域,然后选择编辑补偿器。
还可以使用“补偿器编辑器”对话框调整补偿器参数。
除了图形调优之外,您还可以使用自动调优方法。要选择自动调优方法,请单击调优方法。
PID调优,IMC调优,LQG合成-根据闭环时间常数等调整规范计算初始补偿器参数。例如,参见使用控制系统设计器设计LQG跟踪器。
文中针对调优-使用时域和频域设计要求优化补偿器(需要Simulink设计优化)。万博1manbetx例如,参见直流电机控制器调谐(万博1manbetx仿真软件设计优化)。
循环形成-指定所需的目标循环形状(需要健壮的控制工具箱™)。