工厂模型和要求

直流电机的传递函数，如中所述例子:直流电动机是:

对于本例，设计需求如下:

开放式控制系统设计者

在MATLAB中^®命令行，创建工厂的传递函数模型，并打开控制系统设计者在Bode Editor配置中。

G = tf(1.5，[1 14 40.02]);controlSystemDesigner (“预示”G);

应用程序打开并导入G作为默认控制体系结构的工厂模型，配置1．

在应用程序中，打开以下响应图:

若要同时查看开环频率响应和闭环阶跃响应，请单击并拖动图形到所需位置。

应用程序显示波德编辑器而且阶跃响应阴谋并排。

调整带宽

由于设计要求上升时间小于0.5秒，所以将开环直流交叉频率设置为约3 rad/s。在一阶近似下，这个交叉频率对应的时间常数为0.33秒。

为了使交叉更容易看到，打开绘图网格。右键单击波德编辑器绘制区域，并选择网格．该应用程序在波德反应图中添加了一个网格。

调整交叉频率，增加补偿器增益。在波德编辑器图，在级响应图，向上拖动响应。这样做增加了补偿器的增益。

当你拖动幅度图时，应用程序会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。

查看阶跃响应特性

将上升时间加到阶跃响应绘图，右键单击绘图区域，然后选择特征>上升时间．

将光标移动到上升时间指示器上，即可查看上升时间。

上升时间在0.23秒左右，满足设计要求。

类似地，将峰值响应添加到阶跃响应绘图，右键单击绘图区域，然后选择特征>峰值响应．

峰值超调约为3.5%。

将积分器添加到补偿器

为了满足5%的稳态误差要求，通过在补偿器中添加积分器来消除闭环阶跃响应中的稳态误差。在波德编辑器右键单击绘图区域，并选择加极或零>积分器．

加一个积分器产生零稳态误差。然而，改变补偿器动态也会改变交叉频率，增加上升时间。为了减少上升时间，将交叉频率提高到3 rad/s左右。

调整补偿器增益

为了将交叉频率恢复到3 rad/s左右，进一步增加补偿器增益。右键单击波德编辑器绘制区域，并选择编辑补偿器．

在“补偿器编辑器”对话框中补偿器节，指定增益为99，按输入．

响应图会自动更新。

上升时间在0.4秒左右，满足设计要求。然而，峰值超调约为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力学。

将引线网络添加到补偿器

在波德编辑器，回顾当前补偿器设计的增益裕量和相位裕量。设计要求增益裕度大于20 dB，相位裕度大于40度。目前的设计不能满足这些要求。

为了增加稳定裕度，在补偿器上增加导联网络。

在波德编辑器，右键选择加极或零>引领．

要指定导网极的位置，请单击震级响应。应用程序添加了一个真正的杆子(红色)X)和实零(红色)O)到补偿器和到波德编辑器情节。

在波德编辑器，拖动极点和零点即可改变它们的位置。当你拖动它们时，应用程序会更新极点/零点值并更新响应图。

要减小极点或零点的大小，请向左拖动它。由于极点和零点在负实轴上，向左拖动它们会使它们更接近复平面的原点。

作为初始估计，将0拖到周围的某个位置7并把杆子绕到一个位置-11年．

相裕度满足设计要求;然而，收益边际仍然太低。

编辑导线网络极点和零点

为了提高控制器性能，可以调优引线网络参数。

在“补偿器编辑器”对话框中动力学部分，单击引领行。

在编辑所选动态部分，在真正的零文本框，指定的位置-4.3，按输入．这个值接近最慢(最左)的直流电机工厂极。

在真正的极文本框中，指定值-28年，按输入．

当修改先导网络参数时，需要修改先导网络参数补偿器响应图会自动更新。

在应用中，在波德编辑器的增益边际20.5刚好符合设计要求。

若要增加系统的鲁棒性，请在“补偿器编辑器”对话框中，将补偿器增益减小到84.5，按输入．增益边际增加到21.8，响应图更新。

在控制系统设计者，在响应图中，将系统性能与设计要求进行比较。系统性能特点如下:

系统响应满足所有设计要求。