工厂型号及要求

如下所述的DC电机设备的传递功能Siso示例：直流电机是:

对于此示例，设计要求是：

打开控制系统设计师

在Matlab.^®命令行，创建工厂的传输功能模型，打开控制系统设计师在Bode Editor配置中。

g = tf（1.5，[14 40.02]）;ControlSystemDesigner（“预示”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BODE编辑器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。

要使交叉更容易看到，请打开绘图网格。右键单击BODE编辑器Plot area, and select网格．该应用程序将网格添加到Bode响应图中。

调整交叉频率增加补偿器增益。在BODE编辑器的情节,级响应图，向上拖动响应。这样做会增加补偿器的增益。

当您拖动幅度图时，应用程序将计算补偿器增益并更新响应图。

向上拖动幅度响应，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，并选择特征>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。

同样，将峰值响应添加到阶跃响应绘图，右键单击绘图区域，并选择特征>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BODE编辑器在绘图区域中右键单击，并选择添加极/零>积分商．

添加集成器产生零稳态误差。但是，改变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，将交叉频率增加到大约3 rad / s。

调整补偿器增益

要将交叉频率返回到左右3 rad / s，请进一步增加补偿器增益。右键单击BODE编辑器Plot area, and select编辑补偿器．

在“补偿器编辑器”对话框中，在赔偿者节，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。但是，峰值过冲约占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态。

将铅网添加到补偿器

在BODE编辑器，回顾当前补偿器设计的增益裕度和相位余量。该设计需要大于20 dB的增益边缘，相距大于40度。目前的设计不符合这些要求中的任何一种。

为了增加稳定性边距，将铅网添加到补偿器。

在BODE编辑器，右键单击并选择添加极/零>带领．

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）和真实零（红色O)到补偿器和BODE编辑器阴谋。

在BODE编辑器，拖动杆和零来更改其位置。拖动它们时，应用程序更新杆/零值并更新响应绘图。

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。

编辑引线网络杆和零

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，在动力学部分，单击带领排。

在编辑选定的动力学的部分,真正的零文本框，指定位置-4.3.，并按输入．该值靠近直流电机设备的最慢（最左侧）杆。

在真杆子文本框中，指定值为-28，并按输入．

当您修改引线网络参数时，赔偿者响应图会自动更新。

在应用程序中，在BODE编辑器，增益余量20.5刚好符合设计要求。

要在系统中添加稳健性，请在“补偿器编辑器”对话框中，减少补偿器增益84.5，并按输入．增益保证金增加到21.8，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。系统性能特点如下:

系统响应满足所有设计要求。