本主题介绍中提供的时域和频域设计要求控制系统设计.每个需求定义一个排除区域,用黄色阴影区域表示。为了满足需求,响应图必须保持在相关的排除区域之外。
如果你有金宝app®优化设计™安装软件后,您可以使用响应优化技术找到满足指定设计要求的补偿器。有关使用设计要求的基于优化的控制设计示例,请参见优化LTI系统以满足频域要求(金宝appSimulink设计优化)和基于优化设计的线性化Simulink模型(GUI)PID控制器金宝app(金宝appSimulink设计优化).
为其他控制系统设计在优化方法中,您可以在优化过程中将指定的设计要求用作视觉指南。
您可以直接将设计需求添加到现有图中,或者在使用基于优化的调优时,从响应优化对话框中添加设计需求。
您可以直接添加设计需求到现有:
Bode、root轨迹和Nichols编辑器绘图。
分析情节:
根轨迹图和极点/零图
波德图
尼科尔斯情节
阶跃和脉冲响应
要将设计要求添加到绘图,请在控制系统设计,右键单击该图,并选择设计要求>刚出现的.
在“新建设计要求”对话框中,在设计需求类型下拉列表,选择要添加的需求类型。您可以为关联的plot类型选择任何有效的需求。
在设计要求参数节,配置需求属性。参数取决于您选择的需求类型。
要创建指定的需求并将其添加到图中,请单击好吧.
使用基于优化的优化时,可以从“响应优化”对话框添加设计要求。
要这样做,就上了设计要求选项卡上,单击增加新的设计要求.
在“新建设计要求”对话框中,选择设计需求类型从下拉列表中。
在要求响应下拉列表,指定应用设计需求的响应。中可以选择任何响应数据浏览器.
在设计要求参数节,配置需求属性。参数取决于您选择的需求类型。
要创建指定的设计需求,单击好吧. 在“响应优化”对话框中的设计要求选项卡时,新需求被添加到表中。
该应用程序还将设计要求添加到相应的编辑器或分析图。使用的地块类型取决于所选的设计需求类型。
如果要求是Bode、根轨迹或Nichols图,并且:
打开相应的编辑器图,将需求添加到该图中。
只有一个相应的分析图是打开的,需求被添加到那个图中。
没有打开相应的图,需求被添加到新的Editor图中。
否则,如果需求是不同的绘图类型,则将需求添加到适当的分析绘图中。例如,一个一步要求绑定
添加到新的步骤分析图中。
要编辑现有的需求,请在控制系统设计,右键单击相应的绘图,然后选择设计要求>编辑.
在“编辑设计需求”对话框中设计要求下拉列表,选择要编辑的设计需求。您可以从当前图中选择任何现有的设计需求。
在设计要求参数节,指定需求属性。参数取决于您选择的需求类型。当您更改参数时,应用程序会自动更新相关图中的需求显示。
还可以通过拖动关联打印中着色排除区域的边或顶点,以交互方式调整设计要求。
为连续时间系统指定稳定时间会将垂直边界线添加到根轨迹或零极点图。这条线表示与指定沉降时间相关的电杆位置。这个边界对于没有零的二阶系统是精确的。对于高阶系统,边界是基于二阶主导系统的近似值。
为了满足这个要求,您的系统极点必须位于边界的左边。
对于离散时间系统,设计需求边界是以原点为中心的曲线。在这种情况下,系统极点必须在边界线内才能满足要求。
指定连续时间系统的超调百分比,将从原点开始的两条射线添加到绘图中。这些射线是与指定的超调值相关联的极点轨迹。在离散时间的情况下,设计要求增加两条从(1,0)开始并在左平面实轴上相交的曲线。
请注意
超调百分比(p.o.)设计要求可以用阻尼比表示,ζ:
为连续时间系统指定阻尼比将向从原点开始的绘图添加两条光线。这些光线是与指定超调值相关的极点轨迹。该边界对于二阶系统是精确的,对于高阶系统,是基于二阶主导系统的近似值。
为了满足这个要求,您的系统极点必须位于边界线的左边。
对于离散时间系统,设计要求增加两条从(1,0)开始并在左平面实轴上相交的曲线。在这种情况下,系统极点必须在边界曲线内。
指定固有频率界限将向以原点为中心的图形添加一个半圆。半圆的半径等于固有频率。
如果指定自然频率下限,则系统极点必须保持在此半圆之外。如果指定自然频率上限,则系统极点必须保持在此半圆内。
若要指定区域约束,请定义分段线性边界线的两个或多个顶点。对于每个顶点,指定真正的和虚构的组件。该要求在边界线的一侧添加一个阴影排除区域。要将排除区域切换到边界的另一侧,在响应图中,右键单击需求并选择翻转.
要满足此要求,系统极点必须位于排除区域之外。
您可以为开环和闭环波德响应指定上限增益限制。
增益限制由一个或多个线段组成。对于每个分段的开始和结束点,指定一个频率,频率,以及震级,美格.你也可以指定线段的斜率,单位为dB/decade。当你改变斜率时,端点的大小也会改变。
如果您正在使用基于优化的调优,您可以分配一个调优重量,以表明它们的相对重要性。
在类型下拉列表,您可以选择是将大小限制在指定的边界之上还是之下。
您可以使用与上限增益相同的方式指定较低增益限制。
您可以为增益裕度、相位裕度或两者指定一个下界。指定的边界以文本形式显示在波德星等图上。
请注意
增益和相位裕度要求只适用于开环波德图。
将最小相位裕度指定为正值。从图形上看,控制系统设计将此要求显示为沿0 dB开环增益轴的排除区域。
指定最小增益裕度值。以图形方式,控制系统设计将此要求显示为沿-180度开环相位轴的排除区域。
指定最小闭环峰值增益值。指定的dB值可以是正值或负值。设计要求遵循Nichols绘图网格的曲线。作为最佳实践,当使用闭环峰值增益要求时,打开电网。
为指定增益相位设计要求,定义分段线性边界线的两个或多个顶点。对于每个顶点,指定开环阶段和开环增益值。该要求在边界线的一侧添加一个阴影排除区域。要将排除区域切换到边界的另一侧,在Nichols图中,右键单击需求并选择翻转.
编辑相位裕度、增益裕度或闭环峰值增益要求时,可以将显示位置指定为-180±k360学位,在哪里k为整数值。
如果输入无效位置,则选择最近的有效位置。虽然仅在一个位置以图形方式显示,但这些要求适用于任何实际阶段;也就是说,它们适用于的所有值k.
可以为阶跃响应和脉冲响应指定时间响应上限。
时间-响应界限由一个或多个线段组成。对于每个分段的起始点和结束点,指定a时间和振幅价值。您还可以指定线段的斜率。当你改变斜率时,端点的振幅也会更新。
如果您正在使用基于优化的调优,您可以分配一个调优重量对每个部分进行分类,以表明其相对重要性。
在类型下拉列表,您可以选择是将响应约束在指定边界的上方还是下方。
您可以为阶跃和脉冲响应指定较低的时间响应边界,方法与上限增益限制相同。
对于阶跃响应图,还可以指定阶跃响应范围设计要求。
要定义步骤响应范围要求,请指定以下步骤响应参数:
终值-最终稳态值
上升时间-达到指定百分比所需的时间,%升起的,终值
沉淀时间-响应进入并停留在沉降百分比内的时间,%沉降的,终值
%过度-最大超调百分比高于终值
%脱靶最大百分比下冲低于初始值
在里面控制系统设计,阶跃响应图总是使用an初始值和一个时间步的0