系统模型

在本例中，开发直流电机的位置控制系统。设计了单回路角速度控制器博德图设计．为了设计一个角位置控制器，添加一个包含积分器的外环。

定义状态空间工厂模型，如中所述例子:直流电动机．

定义电机参数R = 2.0 L = 0.5 Km = .015 Kb = .015 Kf = 0.2 J = 0.02创建状态空间模型A = [-R/L -Kb/L;Km/J -Kf/J] B = [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阶跃响应的设置时间，同时保持内环相位裕度至少65度，带宽最大:

使系统与控制体系结构相匹配

控制系统设计者有六种可能的控制体系结构供您选择。有关这些体系结构的更多信息，请参见反馈控制架构．

对于这个例子，使用配置4，它有一个内部和外部控制循环。

目前控制系统结构与配置4不匹配。但是，使用方框图代数，您可以通过添加以下内容修改系统模型:

在MATLAB中^®命令行，将积分器添加到电机工厂模型。

Plant = sys_dc*tf(1，[1,0]);

创建包含反馈微分器的内环补偿器的初始模型。

Cdiff = tf(“年代”);

定义控制体系结构

开放控制系统设计者．

controlSystemDesigner

在控制系统设计者，在控制系统选项卡上,单击编辑架构．

在“编辑体系结构”对话框中，下面选择控制体系结构，单击第四个架构。

从MATLAB工作区导入工厂和控制器模型。

在块选项卡,为:

点击好吧．

该应用程序更新了控制架构，并为电机工厂和内环控制器导入了指定的模型。

在控制系统设计者，开放以下地块:

对于本例，关闭LoopTransfer_C1的波德编辑器而且LoopTransfer_C2的根轨迹编辑器情节。

因为内部循环是首先调优的，所以将图配置为只查看内部循环的Bode编辑器图。在视图选项卡上,单击单，并单击LoopTransfer_C2的波德编辑器．

隔离内环

为了将内环与控制系统架构的其余部分隔离开来，可以在内环的开环响应中添加一个环路开口。在数据浏览器,右键单击LoopTransfer_C2，并选择开放的选择．

在外环补偿器的输出端增加一个环路开口，C1，在“开环传递函数”对话框中，单击将循环打开位置添加到列表中．然后,选择uC1．

点击好吧．

该应用程序在选定的位置添加一个循环开口。这种开口消除了外部控制环对内环开环传递函数的影响。

的波德编辑器响应图更新，以反映新的开环传递函数。

调整内循环

为了增加内环带宽，需要增加补偿器的增益C2．

在波德编辑器绘制，向上拖动震级响应，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相位边缘低于65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态．

调优外循环

内部循环调优后，现在可以调优外部循环以减少闭环的稳定时间。

在控制系统设计者，在视图选项卡上,选择左/右．排列图来显示LoopTransfer_C1的根位点而且IOTransfer_r2y_step同时情节。

若要查看当前的设置时间，请在步骤响应图中单击右键并选择特征>沉淀时间．

当前闭环稳定时间大于500秒。

在根位点编辑器，增加补偿器的增益C1．随着增益的增加，复极对向较慢的时间常数移动，实极向较快的时间常数移动。的收益600在上升时间和沉降时间之间产生了很好的折衷。

闭环沉降时间小于0.8秒，内环相位裕度为65度，满足设计要求。