植物模型和要求

如图所述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，创建工厂的传输函数模型，然后打开控制系统设计师在里面尼科尔斯编辑配置。

g = tf（1.5，[1 14 40.02]）;ControlSystemDesigner（“尼科尔斯”，G）;

该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，以下响应图打开了：

要同时查看开环频率响应和闭环步骤响应，请单击并将图拖到所需的位置。

该应用显示尼科尔斯编辑和步骤响应并排图。

调整带宽

由于设计需要的上升时间小于0.5秒，因此将开环直流交叉频率设置为约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。

为了调整交叉频率，增加补偿器增益。在里面尼科尔斯编辑，向上拖动响应。这样做增加了补偿器的增益。

当您拖动Nichols图时，该应用程序计算补偿器增益并更新响应图。

向上拖动Nichols图，直到交叉频率约为3 rad/s。

查看步骤响应特征

将上升时间添加到步骤响应绘图，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，请在上升时间指示器上移动光标。

上升时间约为0.23秒，满足设计要求。

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

峰值超冲压约为3.5％。

将集成商添加到补偿器

要满足5％的稳态误差要求，请通过将集成器添加到您的补偿器中，从闭环步骤响应中消除稳态错误。在里面尼科尔斯编辑右键单击绘图区域，然后选择添加杆/零>集成商。

添加积分器会产生零稳态误差。但是，更改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，请将交叉频率提高到3 rad/s。

调整补偿器增益

要将交叉频率恢复到3 rad/s左右，请增加补偿器进一步增益。右键单击尼科尔斯编辑情节区，然后选择编辑补偿器。

在“补偿器编辑器”对话框中补偿器部分，指定收益99，然后按进入。

响应图会自动更新。

上升时间约为0.4秒，满足设计要求。但是，峰值超冲压约为32％。由增益和集成商组成的补偿器不足以满足设计要求。因此，补偿器需要其他动态。

将潜在客户网络添加到补偿器

在里面尼科尔斯编辑，查看当前补偿器设计的增益边距和相位边距。该设计的增益幅度大于20 dB，相位边缘大于40度。当前的设计不符合这两个要求。

为了增加稳定性利润率，请为补偿器添加铅网络。

在里面尼科尔斯编辑，右键单击并选择添加杆/零>带领。

要指定铅网络极点的位置，请单击幅度响应。该应用添加了一个真实的杆（红色X）和真正的零（红色o）给补偿器和尼科尔斯编辑阴谋。

在里面尼科尔斯编辑，拖动杆，零以更改其位置。当您拖动它们时，应用程序会更新POL/零值并更新响应图。

要减小极或零的大小，请将其拖向左侧。由于极点和零位于负的真实轴上，将它们拖到左侧会使它们更接近复杂平面的原点。

作为初始估计，将零拖到周围的位置-7和杆到周围的位置-11。

阶段保证金满足设计要求；但是，增益边距仍然太低。

编辑铅网络杆和零

为了提高控制器性能，请调整铅网络参数。

在“补偿器编辑器”对话框中动力学部分，单击带领排。

在里面编辑选定的动力学部分，在真正的零文本框，指定一个位置-4.3，然后按进入。该值接近直流汽车厂的最慢（左）极。

在里面真正的杆子文本框，指定一个值-28，然后按进入。

修改潜在客户网络参数时补偿器和响应图自动更新。

在应用中，在尼科尔斯编辑，增益余量20.5只需满足设计要求即可。

为了增加系统的鲁棒性，在“补偿器编辑器”对话框中，将补偿器增益降低到84.5，然后按进入。增益余量增加到21.8，以及响应图更新。

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。