系统模型

对于该示例，开发用于直流电动机的位置控制系统。设计了单环角速度控制器博德图设计．为了设计角位置控制器，添加一个包含积分器的外环。

定义状态空间工厂模型，如下所述SISO示例:直流电机．

％定义电机参数R = 0.2 L = 0.5 Km = 0.015 Kb = 0.015 Kf = 0.2 J = 0.02％创建状态空间模型A = [-R/L -Kb/L;Km/J -Kf/J = [1/L;0);C = [0 1];D = [0];sys_dc = ss (A, B, C, D);

设计目标

设计目标是最小化闭环步骤响应稳定时间，同时保持至少65度的内环相位裕度，最大带宽：

匹配系统控制体系结构

控制系统设计有六种可能的控制体系结构，您可以选择。有关这些架构的更多信息，请参阅反馈控制架构．

对于本例，使用配置4，它有一个内部和外部控制循环。

目前，控制系统结构不匹配配置4.但是，使用框图代数，您可以通过添加来修改系统模型：

在MATLAB^®命令行，将积分器添加到电机设备模型。

植物= sys_dc * tf（1，[1,0]）;

建立包含反馈微分器的内环补偿器的初始模型。

CDIFF = TF（')；

定义控制架构

打开控制系统设计．

ControlSystemDesigner.

在控制系统设计，在这方面控制系统选项卡，单击编辑架构．

在“编辑体系结构”对话框中选择控制体系结构，单击第四个架构。

从MATLAB工作空间中导入植物和控制器模型。

在里面块选项卡,为:

点击好吧．

该应用更新控制架构并导入电机设备和内环控制器的指定模型。

在控制系统设计，以下情节开放：

对于本例，关闭leeptransfer_c1的bode编辑器和LoopTransfer_C2的根位点编辑器情节。

由于首先调整内循环，因此配置绘图以查看内部环路Bode编辑器绘图。在这一点看法选项卡，单击单，然后点击leeptransfer_c2的bode编辑器．

隔离内环

要从控制系统架构的其余部分隔离内部环路，请为内循环的开环响应添加环路开口。在里面数据浏览器， 右键点击LoopTransfer_C2，选择开放的选择．

在外环补偿器的输出端添加环路开口，C1.，在“开环传输函数”对话框中，单击将循环打开位置添加到列表．然后，选择uC1．

点击好吧．

该应用程序在选定的位置增加了一个循环开口。这个开口消除了外部控制回路对内环开环传递函数的影响。

这波德编辑器响应绘图更新以反映新的开环传输功能。

优化内部循环

为了增加内环的带宽，需要增加补偿器的增益C2.．

在里面波德编辑器绘图，向上拖动幅度响应，直到相位裕度为65度。这对应于补偿器增益107．增加增益进一步降低65度以下的相位裕度。

或者，您可以使用补偿器编辑器调整增益值。有关更多信息，请参见编辑补偿器动力学．

调外循环

随着内环的调整，你现在可以调整外环，以减少闭环的稳定时间。

在控制系统设计，在这方面看法选项卡，选择左/右．安排绘图以显示LoopTransfer_C1的根轨迹和IOTransfer_r2y_step绘图同时。

要查看当前的建立时间，请右键单击步骤响应图并选择特征>沉淀时间．

电流闭环稳定时间大于500秒。

在里面根轨迹编辑器，增加补偿器增益C1.．随着增益的增加，复杂的杆对朝向较慢的时间常数移动，真实极磁极朝向更快的时间常数移动。一个收益600在上升时间和稳定时间之间产生良好的折衷。

通过低于0.8秒的闭环稳定时间和65度的内环相位余量，设计满足了设计要求。