matlab試驗(yàn)九控制系統(tǒng)地PI校正設(shè)計(jì)及仿真

1、實(shí)驗(yàn)九 控制系統(tǒng)的PI校正設(shè)計(jì)及仿真一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?,應(yīng)用頻率綜合法對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行PI校正綜合設(shè)計(jì)；2.學(xué)習(xí)用MATLAB對(duì)系統(tǒng)性能進(jìn)行仿真設(shè)計(jì)、分析；二、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)原理與步驟1 .設(shè)計(jì)原理滯后校正(亦稱PI校正)的傳遞函數(shù)為:Gc(S)=Ts 1葉s 1(-1)其對(duì)數(shù)頻率特性如圖9-1所示，參數(shù)P表征滯后校正的強(qiáng)度。圖9-1 PI校正網(wǎng)絡(luò)頻率特性圖2 .設(shè)計(jì)步驟基于頻率法的綜合滯后校正的步驟是：(1)根據(jù)靜態(tài)指標(biāo)要求， 確定開環(huán)比例系數(shù) K,并按已確定的K畫出系統(tǒng)固有部分的 Bode 圖；(2)根據(jù)動(dòng)態(tài)指標(biāo)要求試選 8c，從Bode圖上求出試選的6 c點(diǎn)的相角，判斷是否滿足相位裕度的要求(注意計(jì)入滯

2、后校正帶來的50120的滯后量)，如果滿足，轉(zhuǎn)下一步。否則，如果允許降低切c,就適當(dāng)重選較低的 切c；(3)從圖上求出系統(tǒng)固有部分在 6 c點(diǎn)的開環(huán)增益Lg ( 0)。如果19( c)>0令Lg (1c)=20lg P,求出P ,就是滯后校正的強(qiáng)度，如果 Lg (仍。)0,則無須校正，且可將開環(huán)比 例系數(shù)提高。111 . 1(4) 選擇 02 = _ = ()(0C ,進(jìn)而確定 01 = -z。T5 10-T(5)畫出校正后系統(tǒng)的 Bode圖，校核相位裕量。滯后校正的主要作用是降低中頻段和高頻段的開環(huán)增益，但同時(shí)使低頻段的開環(huán)增益不受影響，從而達(dá)到兼顧靜態(tài)性能與穩(wěn)定性。它的副作用是會(huì)在切

3、c點(diǎn)產(chǎn)生一定的相角滯后。三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容練習(xí)9-1設(shè)系統(tǒng)原有開環(huán)傳遞函數(shù)為:Gg(S)=KS(S 1)(0.5S 1)系統(tǒng)的相位裕度丫之40°1系統(tǒng)的開環(huán)比例系數(shù) K= 5 S截止頻率為0 c =0. 5 S-1要求：(1)用頻率法設(shè)計(jì)滿足上述要求的串聯(lián)滯后校正控制器；(2)畫出校正前后的 Bode圖(3)用Simulink對(duì)校正前后的閉環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行仿真，求出其階躍響應(yīng);(4)分析設(shè)計(jì)效果。; -=-=-=-=-i:士rr r g rtrN j-yyy-中：；一片時(shí)一-Mlllr-； r ； ； ； S ；RijurrIHt_j.J.jj.rrrn<tLUI：n：L：EIiIIii!

4、 1 :- J. ? ! ! *-設(shè)二l1：=!：=!： ： ： ! ! ：!： !： -h-frrruK =x-htu：；bK="":i i i H：i ： ： i i ： ;£=! ： ! !=!2Ef H ：=I；;；港 i ； i_L_iJJjj=j=_L _LiJiLLL.i i ： i i：M；k0=5;n1=1;d1=conv(conv(1,0,1,1),0.5 1);w=logspace(-1,3,1000);sope=tf(k0*n1,d1);figure(1)margin(sope);grid onwc=0.5;num=sope.num1;de

5、n=sope.den1;na=polyval(num,j*wc);da=polyval(den,j*wc);g=na/da;g1=abs(g);h=20*log10(g1);beta=10A(h/20);t=10/wc;bt=beta*t;gc=tf(t,1,bt,1)sys1=sope*gcmag1,phase1,w=bode(sys1,w);gm1,pm1,wcg1,wcp1=margin(mag1,phase1,w);figure(2)margin(sys1);grid on;滯后：20 s + 1173.5 s + 1練習(xí)9-2設(shè)被控對(duì)象開環(huán)傳遞函數(shù)為:Gg(S)10S(S 5)系統(tǒng)的

6、相位裕度丫 >400系統(tǒng)斜坡輸入穩(wěn)態(tài)誤差ess =0. 05;截止頻率為=2 1/ Sc要求：(1)用頻率法設(shè)計(jì)滿足上述要求的串聯(lián)滯后校正控制器；(2)畫出校正前后的 Bode圖；(3)用Simulink對(duì)校正前后的閉環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行仿真，求出其階躍響應(yīng);(4)分析設(shè)計(jì)效果。F 口口當(dāng)口心國(guó)巨屋一與口Qiacar amOm - Pnf cJB i'srt Inf rsd/sec5 . Prn - 62.T cieo Cert 2,O1 raclfe®5 150Frequency CrwciEecliiOO-nde-tS滯后：5 s + 192.85 s + 1k0=20;n1

7、=10;d1=conv(1,0,1,5);w=logspace(-1,3,1000);sope=tf(k0*n1,d1);figure(1)margin(sope);grid onwc=2;num=sope.num1;den=sope.den1;na=polyval(num,j*wc);da=polyval(den,j*wc);g=na/da;g1=abs(g);h=20*log10(g1);beta=10A(h/20);t=10/wc;bt=beta*t;gc=tf(t,1,bt,1)sys1=sope*gcmag1,phase1,w=bode(sys1,w);gm1,pm1,wcg1,wc

8、p1=margin(mag1,phase1,w);figure(2)margin(sys1);grid on;練習(xí)9-3 已知單位反饋系統(tǒng)被控對(duì)象開環(huán)傳遞函數(shù)為:G0(S) =K。1S(0.1S 1)( 0.2s 1)試用BODE圖設(shè)計(jì)方法對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行滯后串聯(lián)校正設(shè)計(jì)，使之滿足:(1)在單位斜坡信號(hào)r (t) = t的作用下，系統(tǒng)的速度誤差系數(shù)Kv230s；(1)系統(tǒng)校正后剪切頻率 3 C之2.3s；(3)系統(tǒng)斜校正后相角裕度 丫之40° 要求：(1)用頻率法設(shè)計(jì)滿足上述要求的串聯(lián)滯后校正控制器；(2)畫出校正前后的 Bode圖；(3)用Simulink對(duì)校正前后的閉環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行仿真，求

9、出其階躍響應(yīng);(4)分析設(shè)計(jì)效果。-J Figure No. 11. |司反Bode DisgrtnGm -6.02(S (st 7.07 racUsec) , Pm = -17.2 deg (at 9,77 radfcec)r J 1 1 BTl!11 L 丁 lrUj _ _1 1 1 I In二K 1 1 1 111 141 I 1 H >H 1 1 4j.彳119 1 1 4 1"!r - f-7-廠丁1t T-T -T-T-TQ1ITir - T- 1-r 1-T - - T- 1-IT F r -i 丁1 I 1 P ¥ P I Viiii、 JV 1 *

10、1 1 1ii1 I 1 V H V 1 ¥1 KillII1 f 1 V H 1 1 l11!-L. ii i a iII| P | P H | 1 H17r-r - t-r-fTiTTir" - -T T - T-r-TITTF "-T-FL，,、,一.- T - T-r-1 t-11II11II ci 1 h 111II 1 1 "ii > < 1 1 1 I» i b » 111II a 1 ci ji i i L I i 1i i » i i J1 » |110o1i310101010FrRm

11、iRnnv frarl依Figure No. 2nitx電1JI E12w昌JIdeg (at 2 3147Bode DiagramGm = 114 7 dB (at 6,84 redfeec), Pm =0050050叩504 1 一90-1-2-110W1035配2570110clear%s=tf('s')%G=30/s(0.1s+1)(0.2s+1)k0=30;n1=1;d1=conv(conv(1,0,0.1,1),0.2 1);w=logspace(-1,3,1000);sope=tf(k0*n1,d1);figure(1)margin(sope);grid onwc=2.3;num=sope.num1;den=sope.den1;na=polyval(num,j*wc);da=polyval(den,j*wc);g=na/da;g1=a