工厂模型和要求

直流电机装置的传递函数，如SISO示例:直流电机，是：

对于本例，设计要求是:

开放式控制系统设计器

在MATLAB^®命令行，创建工厂的传递函数模型，并打开控制系统设计在Bode编辑器配置中。

G = tf(1.5，[1 14 40.02]);controlSystemDesigner (“博德”，G）；

应用程序将打开并导入G作为默认控制架构的工厂模型，配置1．

在应用程序中，将打开以下响应图：

要同时查看开环频率响应和闭环阶跃响应，请单击并将绘图拖动到所需位置。

该应用程序显示波德编辑器和阶跃响应并排绘制。

调整带宽

由于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约3 rad/s。根据一阶近似值，该交叉频率对应于0.33秒的时间常数。

为了让交叉更容易看到，打开情节网格。右键单击波德编辑器打印区域，然后选择网格．该应用程序在波德响应图中添加了一个网格。

为了调整交叉频率，增加补偿器增益。在波德编辑器情节，在量级响应图，向上拖动响应。这样做会增加补偿器的增益。

拖动幅值图时，应用程序计算补偿器增益并更新响应图。

将幅度响应向上拖动，直到交叉频率约为3 rad/s。

查看阶跃响应特性

将上升时间添加到阶跃响应打印，在打印区域上单击鼠标右键，然后选择“打印”特征>上升时间．

要查看上升时间，请将光标移动到上升时间指示器上。

上升时间约为0.23秒，满足设计要求。

类似地，添加峰值响应到阶跃响应打印，在打印区域上单击鼠标右键，然后选择“打印”特征>峰值响应．

峰值超调量约为3.5%。

向补偿器添加积分器

为满足5%稳态误差要求，通过向补偿器添加积分器，消除闭环阶跃响应中的稳态误差波德编辑器在打印区域中单击鼠标右键，然后选择加极/零>积分器．

增加一个积分器产生零稳态误差。然而，改变补偿器的动态也改变了交叉频率，增加了上升时间。为了减少上升时间，增加交叉频率到3 rad/s左右。

调整补偿器增益

为了将交叉频率恢复到3 rad/s左右，进一步增加补偿器增益。右键单击波德编辑器打印区域，然后选择编辑补偿器．

在补偿器编辑器对话框中，在补偿器节中，指定增益99,按进入．

响应图会自动更新。

上升时间0.4秒左右，满足设计要求。然而，峰值超调幅度约为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。

在补偿器中添加Lead网络

在波德编辑器，回顾了电流补偿器设计中的增益裕度和相位裕度。该设计要求增益裕度大于20 dB，相位裕度大于40度。目前的设计不满足这些要求中的任何一个。

为了增加稳定裕度，在补偿器中增加一个引导网络。

在波德编辑器，右键单击并选择加极/零>铅．

要指定引线网络极点的位置，请单击幅值响应。该应用程序添加了一个真实的极点（红色）X)和实零(红色)O)连接到补偿器和控制器波德编辑器情节。

在波德编辑器，拖动极点和零点来改变它们的位置。当你拖动它们时，应用程序会更新极点/零值和响应图。

若要减小极点或零点的大小，请向左拖动。由于极点和零点位于负实轴上，向左拖动会使它们更靠近复平面中的原点。

作为一个初始估计，拖动0到周围的一个位置－7把杆子放在周围的一个地方-11年．

相位裕度满足设计要求，但增益裕度仍然过低。

编辑Lead Network Pole和Zero

要提高控制器性能，请调整lead网络参数。

在补偿器编辑器对话框中，在动力学部分,单击铅行。

在编辑选定的动力学第节，在实零文本框中，指定的位置-4.3,按进入．这个值接近直流电机最慢(最左)的极。

在真正的极文本框中，指定值为-28年,按进入．

当修改前导网络参数时，补偿器响应图会自动更新。

在应用里，在波德编辑器的增益幅度20.5刚好满足设计要求。

为了给系统增加鲁棒性，在“补偿器编辑器”对话框中，将补偿器增益降低为84.5,按进入．增益余量增加到21.8，并更新响应图。

在控制系统设计，在响应图中，将系统性能与设计要求进行比较。系统性能特征包括：

系统响应满足所有设计要求。