工厂型号及要求

直流电机装置的传递函数，如中所述SISO示例：直流电机是:

对于本例，设计要求如下：

开放式控制系统设计器

在MATLAB^®命令行，创建工厂的传递函数模型，然后打开控制系统设计师在尼科尔斯编辑配置。

G=tf（1.5[1 14 40.02]）；控制系统设计师(“尼科尔斯”G);

应用程序打开并导入G作为默认控制架构的工厂模型，配置1．

在应用程序中，下面的响应图打开:

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。

该应用程序显示尼科尔斯编辑和阶跃响应阴谋并排。

调整带宽

由于该设计要求上升时间小于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，这个交叉频率对应于0.33秒的时间常数。

为了调整交叉频率，增加补偿器增益尼科尔斯编辑，将响应向上拖动。这样做会增加补偿器的增益。

当您拖动Nichols图时，应用程序将计算补偿器增益并更新响应图。

将尼科尔斯图向上拖动，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，并选择特点>上升时间．

若要查看上升时间，请将光标移动到上升时间指示器上。

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，并选择特点>峰值响应．

峰值超调量在3.5%左右。

在补偿器中添加积分器

为了满足5%稳态误差的要求，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。在尼科尔斯编辑在绘图区域中右键单击，并选择添加极/零>积分器．

添加积分器将产生零稳态误差。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，将交叉频率增加到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。右键单击尼科尔斯编辑Plot area, and select编辑补偿器．

在“补偿器编辑器”对话框中的补偿器节，指定增益为99，并按输入．

响应图会自动更新。

上升时间约为0.4秒，满足设计要求。然而，峰值超调量约为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。

向补偿器添加引线网络

在尼科尔斯编辑，审查当前补偿器设计的增益裕度和相位裕度。该设计要求增益裕度大于20 dB，相位裕度大于40度。当前设计不满足这两个要求。

为了增加稳定裕度，在补偿器上增加一个引线网络。

在尼科尔斯编辑，右键单击并选择添加极/零>领导．

要指定引线网络极点的位置，请点击幅度响应。该应用程序添加了一个真正的杆子(红色X)和实零(红色)O)到补偿器和尼科尔斯编辑情节

在尼科尔斯编辑，拖动极和零以更改其位置。拖动它们时，应用程序将更新极/零值并更新响应图。

为了减小极点或零点的大小，向左拖动它。由于极点和零在负实轴上，将它们向左拖动，就会使它们更接近复平面中的原点。

作为初始估计，将零拖动到周围的位置-7和杆子到一个位置周围-11年．

相位裕度满足设计要求;然而，增益幅度仍然太低。

编辑导线网络极和零

为了提高控制器的性能，需要对前导网络参数进行调整。

在“补偿器编辑器”对话框中的动力学节中，单击领导一行

在编辑选定的动力学的部分,真正的零文本框中，指定-4.3，并按输入.该值接近直流电机装置的最慢（最左）极。

在真极点文本框中，指定值为-28，并按输入．

当您修改lead网络参数时补偿器响应图会自动更新。

在应用程序中，在尼科尔斯编辑，即20.5刚好符合设计要求。

若要为系统添加鲁棒性，请在“补偿器编辑器”对话框中，将补偿器增益减小到84.5，并按输入. 增益幅度增加到21.8，响应图更新。

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

系统响应满足所有设计要求。