Matlab语句如下:bode图 num=[2.6705];
den=[0.0102125 0 -0.26705]; bode(num,den) grid
由上图可以看到,系统的相角裕量为0°,而系统要求的相角裕量为50°。
\??????? 其中??5??12? m最大超前角的计算公式为:
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取??10?,可以得到?m?60? 由公式??1?sin?m可得到??13.93
1?sin?m由公式L(?m)??10lg???11.44 可得到?m?31.5 rad/s 所以T?1?1?0.009
31.513.931365.14(s?7.98)
s?111?m?所以校正装置的传递函数为:Gc(s)?校正后的系统的传递函数为:G(s)Gc(s)?0.02725?1365.14(s?7.98)
(s?111)(0.0102125s^2?0.26705)5.3 用Matlab进行阶跃响应仿真
画校正后系统的bode图和奈奎斯特图,验证系统稳定性:
Bode图m文件编写如下:
num=[0.02725*1365.14 0.02725*1365.14*7.98]; den1=[0.0102125 0 -0.26705]; den2=[1 111];
den=conv(den1,den2); sys=tf(num,den); bode(sys) Grid
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奈奎斯特图m文件编写如下:
num=[0.02725*1365.14 0.02725*1365.14*7.98]; den1=[0.0102125 0 -0.26705]; den2=[1 111];
den=conv(den1,den2); sys=tf(num,den); nyquist(sys) grid
从 bode 图中可以看出,系统具有要求的相角裕度和幅值裕度,从奈奎斯特图中可以看出,曲线绕-1 点逆时针一圈,校正后的系统稳定。
6 PID控制器设计
开环传递函数:G0(s)?2.6683?(s)0.02725??
V(s)0.0102125s2?0.26705s2?26.149327设计或调整PID控制器参数,使得校正后系统的性能指标满足:
最大超调量:?p%?15%
调整时间:ts?2s(2%误差带)
SIMULINK仿真模型:
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6.1 控制器设计过程
先设置PID控制器的P参数,取P=20,I=0,D=0,得到阶跃响应曲线:
1.41.210.80.60.40.2000.511.522.533.544.55
从图中可以看出系统阶跃响应呈等幅振荡。为了消除系统的振荡,增加PID控制器的微分控制参数D。
取P=20,I=0,D=10,得到阶跃响应曲线如下:
20