植物模型和要求

如下所述的DC电机设备的传递功能Siso示例：直流电机， 是：

对于此示例，设计要求是：

开放控制系统设计师

在Matlab.^®命令行，创建工厂的传输功能模型，打开控制系统设计师在Bode编辑器配置中。

g = tf（1.5，[14 40.02]）;ControlSystemDesigner（'BODE'，G）;

该应用程序打开和进口G作为默认控制架构的工厂模型，配置1。

在应用程序中，以下响应情节开放：

同时查看开环频率响应和闭环步骤响应意见选项卡，单击左右。

该应用程序显示BODE编辑器和阶段响应并排绘图。

调整带宽

由于设计需要较小的时间小于0.5秒，因此将开环直流交叉频率设置为大约3 rad / s。对于一阶近似，该交叉频率对应于0.33秒的时间常数。

要使交叉更容易看到，请打开绘图网格。右键单击BODE编辑器绘图区域，选择网格。该应用程序将网格添加到Bode响应图中。

调整交叉频率增加补偿器增益。在里面BODE编辑器绘图，在震级响应绘图，向上拖动响应。这样做会增加补偿器的增益。

在拖动幅度绘图时，应用程序计算补偿器增益并更新响应图。

向上拖动幅度响应，直到交叉频率约为3 rad / s。

查看步进响应特性

将上升时间添加到阶段响应绘图，右键单击绘图区域，然后选择特征>上升时间。

要查看上升时间，请在上升时间指示符上移动光标。

上升时间约为0.23秒，满足设计要求。

同样，将峰值响应添加到阶段响应绘图，右键单击绘图区域，然后选择特征>峰值响应。

峰值过冲约为3.5％。

将Integrator添加到补偿器

为了满足5％稳态误差要求，通过向补偿器添加集成器来消除闭环步骤响应的稳态误差。在里面BODE编辑器右键单击绘图区域，然后选择添加杆/零>积分商。

添加集成器产生零稳态误差。但是，改变补偿器动力学也会改变交叉频率，增加上升时间。为了减少上升时间，将交叉频率增加到大约3 rad / s。

调整补偿器增益

要将交叉频率返回到左右3 rad / s，请进一步增加补偿器增益。右键单击BODE编辑器绘图区域，选择编辑补偿器。

在“补偿器编辑器”对话框中，在赔偿者部分，指定增益99.，并按进入。

响应绘图自动更新。

上升时间约为0.4秒，满足设计要求。但是，峰值过冲约占32％。由增益和积分器组成的补偿器不足以满足设计要求。因此，补偿器需要额外的动态。

将铅网添加到补偿器

在里面BODE编辑器，回顾当前补偿器设计的增益裕度和相位余量。该设计需要大于20 dB的增益边缘，相距大于40度。目前的设计不符合这些要求中的任何一种。

为了增加稳定性边距，将铅网添加到补偿器。

在里面BODE编辑器，右键单击并选择添加杆/零>带领。

要指定Lead网络杆的位置，请单击幅度响应。该应用程序添加了一个真正的杆（红色X）和真实零（红色O.）到补偿者和到BODE编辑器阴谋。

在里面BODE编辑器，拖动杆和零来更改其位置。拖动它们时，应用程序更新杆/零值并更新响应绘图。

为了减少杆或零的大小，将其朝左拖动。由于杆和零位于负真实轴上，因此将它们拖动到左侧移动到复杂平面中的原点。

作为初始估计，将零拖动到周围的位置-7和杆到处的位置-11。

相位保证金符合设计要求;但是，增益余量仍然太低。

编辑引线网络杆和零

为了提高控制器性能，调整引线网络参数。

在“补偿器编辑器”对话框中，在动力学部分，单击带领排。

在里面编辑所选动态部分，在真正的零文本框，指定位置-4.3.，并按进入。该值靠近直流电机设备的最慢（最左侧）杆。

在里面真杆子文本框，指定值-28，并按进入。

当您修改引线网络参数时，赔偿者并响应绘图自动更新。

在应用程序中，在BODE编辑器，增益余量20.5只是符合设计要求。

要在系统中添加稳健性，请在“补偿器编辑器”对话框中，减少补偿器增益84.5，并按进入。增益保证金增加到21.8和响应绘图更新。

在控制系统设计师在响应图中，将系统性能与设计要求进行比较。系统性能特征是：

系统响应符合所有设计要求。