工厂模型及要求

DC马达设备的传递函数，在如所描述的SISO示例：直流电动机是:

在这个例子中，设计要求是：

开放式控制系统设计

在MATLAB^®命令行，创建工厂的传递函数模型，并开放控制系统设计在Bode编辑器配置中。

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

应用程序打开并导入G作为默认控件架构的工厂模型，配置1。

在app中打开以下响应图:

同时查看开环频响和闭环阶跃响应的观点选项卡上,单击左右。

该应用程序显示博德编辑器和阶跃响应阴谋并排。

调整带宽

由于设计要求上升时间小于0.5秒，所以将开环直流分频设置为3 rad/s左右。对于一阶近似，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，打开的情节网格。右键单击博德编辑器绘制区域，然后选择格。该应用程序增加了电网的波特响应图。

要调整交叉频率增加补偿器增益。在博德编辑器的情节,级响应曲线，向上拖动响应。这样做可以增加补偿器的增益。

当您拖动星等图时，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至交叉频率为约3弧度/秒。

查看阶跃响应特性

来增加上升时间阶跃响应plot，右键单击plot区域，然后选择特点>上升时间。

要查看上升时间，请将光标移到上升时间指示器上。

上升时间约0.23秒，满足设计要求。

同样，添加峰值响应阶跃响应plot，右键单击plot区域，然后选择特点>峰值响应。

峰值超调约为3.5%。

添加积分器到补偿器

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。在博德编辑器右键单击plot区域，然后选择添加极/零>积分。

加入一个积分器产生零稳态误差。然而，改变补偿力度也改变了交叉频率，增加了上升时间。为了减少上升时间，增加交叉频率周围3弧度/秒。

调整补偿器增益

为了使交叉频率恢复到3 rad/s左右，进一步增加补偿器增益。右键单击博德编辑器绘制区域，然后选择编辑补偿。

在补偿编辑器对话框，在补偿器部分，指定增益99，按输入。

响应图自动更新。

上升时间约0.4秒，满足设计要求。然而，过冲峰值是32％左右。由增益和积分的补偿不足以满足设计要求。因此，补偿器需要额外的动力。

添加铅网络来补偿

在博德编辑器，查看当前补偿器设计的增益裕量和相位裕量。设计需要一个增益余量大于20 dB和相位余量大于40度。目前的设计没有任何的这些需求满足。

为了增加稳定裕度，添加铅网络来补偿。

在博德编辑器右键单击并选择添加极/零>铅。

若要指定导联网极的位置，请单击星等响应。该应用程序增加了一个真正的杆(红色)X)和实数0(红色)O)到补偿器和博德编辑器情节。

在博德编辑器拖动极点和零点改变自己的位置。当你拖动它们，应用程序更新极点/零值，并更新响应曲线。

若要减小极点或零点的幅度，可将其向左拖动。由于极点和零点在负实轴上，将它们向左拖动会使它们更接近复平面上的原点。

作为一个初始估计，拖动零到一个位置周围-7和极点周围的一个位置-11年。

相位裕度满足设计要求;然而，增益幅度仍然太低。

编辑首席网络极点和零点

为了提高控制器的性能，需要调整网络的参数。

在补偿编辑器对话框，在动力学部分中，单击铅行。

在编辑选定的动力学的部分,真正的零文本框中，指定的位置-4.3，按输入。此值是接近DC马达设备的最慢的（最左边的）极。

在实极点文本框中，指定的值-28，按输入。

当您修改一个领先的网络参数，该补偿器响应图自动更新。

在应用中，在博德编辑器，增益裕20.5刚好符合设计要求。

要添加的鲁棒性系统，在补偿编辑器对话框，降低补偿增益84.5，按输入。增益裕量增加至21.8，则响应图更新。

在控制系统设计，在响应图中，将系统性能与设计需求进行比较。系统性能特点为:

系统响应满足所有设计要求。