系统模型

为此例开发了直流电机的位置控制系统。设计了一种单回路角速度控制器波德图设计．为了设计角位置控制器，添加一个包含积分器的外环。

定义一个状态空间工厂模型，如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阶跃响应的稳定时间，同时在最大带宽下保持至少65度的内环相位裕度:

匹配系统控制体系结构

控制系统设计有六个可供选择的控制架构。有关这些体系结构的更多信息，请参见反馈控制架构．

对于本例，使用配置4，它有一个内部和外部控制循环。

目前控制系统结构与配置4不匹配。然而，使用框图代数，您可以修改系统模型，通过添加:

在MATLAB^®命令行，将积分器添加到电机工厂模型中。

工厂= sys_dc *特遣部队(1,(1,0));

建立包含反馈微分器的内环补偿器的初始模型。

Cdiff =特遣部队(“年代”）;

定义控制体系结构

开放控制系统设计．

controlSystemDesigner

在控制系统设计,在控制系统选项卡上,单击编辑架构．

在“编辑架构”对话框中，在选择控制体系结构，单击第四个架构。

从MATLAB工作空间中导入植物和控制器模型。

在块选项卡,为:

点击好吧．

该应用程序更新控制架构，并导入电机工厂和内环控制器的指定模型。

在控制系统设计，以下情节展开:

对于本例，关闭LoopTransfer_C1的编辑器和LoopTransfer_C2的根位点编辑器情节。

由于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,然后单击LoopTransfer_C2的编辑器．

隔离内部循环

为了将内环与控制系统架构的其余部分隔离开来，在内环的开环响应上增加一个环路开口。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处增加一个开环，C1，在“开环传输功能”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。

的波德编辑器响应图更新以反映新的开环传递函数。

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．

在波德编辑器绘图，拖动幅度响应向上，直到相位裕度为65度。这相当于补偿增益为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，请参见编辑动态补偿器．

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,在视图选项卡上,选择左/右．排列图以显示LoopTransfer_C1的根轨迹和IOTransfer_r2y_step同时情节。

要查看当前的稳定时间，右键单击步骤响应图并选择特征>沉淀时间．

当前闭环稳定时间大于500秒。

在根轨迹编辑器，增加补偿器增益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。获得的600在上升时间和沉淀时间之间有很好的折中。

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。