设备型号及要求

直流电动机厂的传递函数，如SISO示例:直流电机是:

对于本例，设计需求是:

开放式控制系统设计

在MATLAB^®命令行，创建一个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 (“预示”G);

应用程序打开并导入G作为默认控制体系结构的植物模型，配置1．

在应用程序中，打开以下响应图:

若要同时查看开环频率响应和闭环阶跃响应，可单击并拖动绘图到所需位置。

应用程序显示波德编辑器而且阶跃响应阴谋并排。

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。对于一阶近似，这个交叉频率对应于0.33秒的时间常数。

为了使交叉更容易看到，打开情节网格。右键单击波德编辑器绘制区域，并选择网格．该应用程序在波德响应图中添加了一个网格。

为了调节交叉频率，增加补偿器增益。在波德编辑器的情节,级响应图，向上拖动响应。这样做增加了补偿器的增益。

当你拖动幅度图时，应用程序计算补偿器增益并更新响应图。

向上拖动幅值响应，直到交叉频率约为3 rad/s。

查看阶跃响应特性

把上升时间加到阶跃响应绘图，右键单击绘图区域，然后选择特征>上升时间．

若要查看上升时间，请将光标移到上升时间指示灯上。

上升时间约为0.23秒，满足设计要求。

类似地，将峰值响应加到阶跃响应绘图，右键单击绘图区域，然后选择特征>峰值响应．

峰值超过3.5%左右。

将积分器添加到补偿器

为了满足5%的稳态误差要求，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。在波德编辑器右键单击绘图区域，并选择加极或零>积分器．

增加一个积分器产生零稳态误差。然而，改变补偿器动态也会改变交叉频率，增加上升时间。为了减少上升时间，将交叉频率增加到约3 rad/s。

调整补偿器增益

为了使交叉频率返回到3 rad/s左右，进一步增加补偿器增益。右键单击波德编辑器绘制区域，并选择编辑补偿器．

在“补偿器编辑器”对话框中，在补偿器节，指定增益为99,按输入．

响应图自动更新。

上升时间在0.4秒左右，满足设计要求。然而，峰值超过了32%左右。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力学。

将引线网络添加到补偿器

在波德编辑器，回顾当前补偿器设计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。

为了增加稳定裕度，在补偿器上增加一个引线网络。

在波德编辑器，右键单击并选择加极或零>引领．

要指定引线网络极点的位置，请单击震级响应。该应用程序添加了一个真正的杆子(红色X)和实零(红色)O)到补偿器和波德编辑器情节。

在波德编辑器，拖动杆和零来改变它们的位置。当你拖动它们时，应用程序会更新极/零值并更新响应图。

要减小极点或零点的大小，请将其向左拖动。由于极点和零点在负实轴上，将它们向左拖动将使它们更接近复平面上的原点。

作为初始估计，将0拖到周围的某个位置7把电线杆接到附近的一个地方-11年．

相裕度满足设计要求;然而，收益边际仍然太低。

编辑引线网络极点和零点

为了提高控制器的性能，可以调优先导网络参数。

在“补偿器编辑器”对话框中，在动力学部分,单击引领行。

在编辑选定的动力学的部分,真正的零文本框中指定的位置-4.3,按输入．这个值接近直流电机工厂最慢的极点(最左)。

在真正的极文本框中，指定的值-28年,按输入．

修改引线网络参数时，需要修改引线网络参数补偿器响应图会自动更新。

在应用中，在波德编辑器的增益边际20.5刚好符合设计要求。

若要增加系统的鲁棒性，在“补偿器编辑器”对话框中，将补偿器增益降低为84.5,按输入．增益幅度增加到21.8，响应图更新。

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。系统性能特点为:

系统响应满足所有设计要求。