計(jì)算機(jī)控制技術(shù)論文

目錄第一章系統(tǒng)建模 1.物1理設(shè)置 1.2系統(tǒng)方程 1.3設(shè)計(jì)要求 第二章系統(tǒng)分析 2.1開環(huán)響應(yīng) 模型特性2.3其他形式的輸入響應(yīng) 第三章 控制器設(shè)計(jì)比例控制控制調(diào)3整增益 第四章控制器的根軌跡設(shè)計(jì)法繪1制開環(huán)根軌跡 找到環(huán)路增益添加一個(gè)滯后控制器找一個(gè)滯后控制器的環(huán)路增益第五章控制器的頻域控制器畫原始的 圖找添加加比例增益加5繪添制加閉環(huán)相應(yīng)加添4加加一個(gè)延時(shí)補(bǔ)償加第六章加控制器的狀態(tài)空間設(shè)計(jì)法1設(shè)加計(jì)全狀態(tài)反饋控制器加添找加加一個(gè)預(yù)補(bǔ)償器加第七章加數(shù)字器控制器設(shè)計(jì)創(chuàng)1建加系統(tǒng)的一個(gè)采樣數(shù)據(jù)模型加控制第八章 建模1物加理設(shè)置加建模建模第九章 控制器設(shè)計(jì)提取線性的模型導(dǎo)入開找加環(huán)響應(yīng)加9添滯后加補(bǔ)償?shù)拈]環(huán)響應(yīng)加9超4加前補(bǔ)償?shù)拈]環(huán)響應(yīng)加總加結(jié)加第一章系統(tǒng)建模1物理設(shè)置直流電機(jī)是一種常見的驅(qū)動(dòng)器。它直接提供旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，再加上輪或繩索，可以提供平移運(yùn)動(dòng)。電驅(qū)的等效電路和轉(zhuǎn)子的受力圖如下所示。FixedfieldAtmature

circuit bQRotor對(duì)于這個(gè)例子，我們假設(shè)系統(tǒng)的輸入是作用在點(diǎn)擊電驅(qū)的電壓，輸出是桿的轉(zhuǎn)動(dòng)速度 。轉(zhuǎn)子和軸被假定為剛性。我們進(jìn)一步假設(shè)粘性摩擦模型，即，摩擦力矩是軸的角速度成比例的。我們例子的物理參數(shù)為：(J)nicmentofinertiaoftherotorD-01kg.m.rt2(h)motorviscousfrictionconstant0.1W?m■日陸）e1ectrcmotivefarce匚口口atant0,01V/rad/sec(Kt)motortorqueconstant0,01:N.m/An?.p(R)electricresiatance1Ohm(L：ielectricinductance0,5H

2系統(tǒng)方程在一般情況下，由一個(gè)直流電機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩與電樞電流和磁場(chǎng)的強(qiáng)度成比例的。在這個(gè)例子中我們假設(shè)磁場(chǎng)是恒定的，因此，電機(jī)的轉(zhuǎn)矩與電樞電流的比例由,比例系數(shù)為，如下方程所示。這是被稱為一個(gè)電驅(qū)控制的電機(jī)。TOC\o"1-5"\h\zT=K.i (1反電動(dòng)勢(shì)是正比于軸的角速度的一個(gè)常數(shù)因子。二m (2在國(guó)際單位制中，電機(jī)的轉(zhuǎn)矩系數(shù)和反電動(dòng)勢(shì)常數(shù)是相同的，即，；因此,我們將使用代表兩個(gè)電機(jī)轉(zhuǎn)矩系數(shù)和反電動(dòng)勢(shì)常數(shù)。從上面的圖，我們可以得到以下方程基于牛頓第二定律和基爾霍夫電壓定律。3)4)■■ T3)4)府+麗=Ki礙+念=v-Ke應(yīng)用拉普拉斯變換，上述的模型方程可以在拉普拉斯變量表示。傳遞函數(shù).■-■ ()我們得出以下的開環(huán)傳遞函數(shù)，通過消除 述兩個(gè)方程之間，在轉(zhuǎn)速為輸出和電樞電壓是輸入。7)狀態(tài)方程在狀態(tài)空間形式的控制方程，可以表示通過選擇轉(zhuǎn)速和電流作為狀態(tài)變量。再次電樞電壓作為輸入轉(zhuǎn)速為輸出。

9)9)設(shè)3計(jì)要求首先考慮的，我們的無償?shù)碾妱?dòng)機(jī)在1伏特的輸入電壓下能達(dá)到旋轉(zhuǎn)速度為0.弧度/秒的穩(wěn)定狀態(tài)(這在直流電機(jī)調(diào)速：系統(tǒng)分析頁面里演示)。因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)的最基本的要求是，它應(yīng)該在轉(zhuǎn)動(dòng)所需的速度，我們將要求該馬達(dá)速度的穩(wěn)態(tài)誤差小于1％。我們的電機(jī)性能的另一個(gè)要求是，它必須盡快加速到穩(wěn)定狀態(tài)的速度。在這種情況下，我們希望它有少于2秒的穩(wěn)定時(shí)間。此外，由于速度比基準(zhǔn)速度更快，可能會(huì)損壞設(shè)備，我們希望階躍響應(yīng)的超調(diào)量少于5％?？傊?，在單位階躍命令的輸入下，控制系統(tǒng)的輸出應(yīng)滿足下列要求。?調(diào)節(jié)時(shí)間小于兩秒?超調(diào)量小于?穩(wěn)態(tài)誤差小于表示傳遞函數(shù)我們可以表示電機(jī)的開環(huán)傳遞函數(shù)，在 上定義的參數(shù)和傳遞函數(shù)如下。在命令窗口中運(yùn)行此代碼，產(chǎn)生如下結(jié)果：

狀態(tài)方程我們也可以用狀態(tài)方程表示系統(tǒng)。在 命令窗口輸入如下命令，并運(yùn)行,產(chǎn)生如下結(jié)果。a=Kiz2xl-101-0.02-2b=ulxl0x.22c=Elx2Vi10上述的狀態(tài)空間模型，也可以將您現(xiàn)有的傳遞函數(shù)模型轉(zhuǎn)化為狀態(tài)空間形式產(chǎn)生的。這也是用命令完成，如下所示。第二章系統(tǒng)分析開1環(huán)響應(yīng)首先創(chuàng)建一個(gè)新的文件和輸入如下命令。J=0.01;b=0.1;K=0.01;R=1;L=0.5;S二F_motor=K/(CT*s+b)*(L*s+R)+KA2):現(xiàn)在讓我們看看原始開環(huán)系統(tǒng)的性能。添加 命令在文件的最后，并在命令窗口中運(yùn)行它。函數(shù)中的 使 系統(tǒng)產(chǎn)生一個(gè)單位階躍響應(yīng)。0：0.：15表示階躍響應(yīng)圖包括0到5秒的數(shù)據(jù)點(diǎn)，間隔為0.秒1。結(jié)果圖

如下，你可以觀測(cè)一些系統(tǒng)的特性，通過右擊下圖并選擇 菜單的 和 。ltiviewCstep'',F_motor,0:0.1:5)LTIViewerLTIViewerFileEditWindowHelpD.1FileEditWindowHelpD.10.05o.aso.a?0.06■1IP_1JJ-CIE-=1..05■1IP_1JJ-CIE-=1..05Mo.a.從圖中我//,們可以看出的電壓應(yīng)用到系統(tǒng)，這發(fā)動(dòng)機(jī)只能實(shí)現(xiàn)最大速度為比期待速度小十倍。用了.從圖中我//,0.Q1C模01C模01L型特性 ！天土阿1工1 1.E 2 2.5Time(sec}3.54.5 5由于我們的開環(huán)傳遞函數(shù)是一個(gè)二階系統(tǒng)，我們應(yīng)該能精確的預(yù)測(cè)已觀測(cè)到的階躍響應(yīng)的特性，基于傳遞函數(shù)極點(diǎn)的位置。你可以從 中看到系統(tǒng)的極點(diǎn)的位置，通過右擊圖上區(qū)域并從菜單中選擇完成這個(gè)操作將會(huì)改變，藍(lán)色的表示極點(diǎn)的位置。

完成這個(gè)操作將會(huì)改變，藍(lán)色的表示極點(diǎn)的位置。Iransferfunction:0.1我們可以在L 中輸入這個(gè)新模型。選擇 窗口頂部的菜單然后選擇 。然后從后續(xù)窗口中選擇 中的并點(diǎn)擊按鈕。然后 將會(huì)顯示原始傳遞函數(shù)和縮減后的傳遞函數(shù)的相應(yīng)圖。然后右擊菜單中選擇 中的 。你可以移除特性顯示從 的子菜單中。現(xiàn)在 應(yīng)該顯示如下。

LTIViewerLTIViewerFileEditWindowHelp□?+--■EStepResponse&.10.0&OSD.o

D..06o.OSD.o

D..06o.匚」0C4D-時(shí)刻二看出，我們一階近似的電機(jī)系統(tǒng)相對(duì)準(zhǔn)確?？梢钥闯鲋饕拇_別是階系統(tǒng)有一個(gè)零導(dǎo)數(shù)，但是一階系統(tǒng)沒有。時(shí)刻二看出，我們一階近似的電機(jī)系統(tǒng)相對(duì)準(zhǔn)確?？梢钥闯鲋饕拇_別是階系統(tǒng)有一個(gè)零導(dǎo)數(shù)，但是一階系統(tǒng)沒有。ro節(jié)時(shí)間為:Q%=4t ° ro節(jié)時(shí)間為:Q%=4t ° 05 11.5 2 2.5Time(sec)d-Plottypechang&tf.是時(shí)間常數(shù)，此例中衛(wèi)。因此，一階系統(tǒng)模型由一個(gè)秒的調(diào)節(jié)時(shí)間，接近于我們實(shí)際系統(tǒng)的 秒。這個(gè)例子剩下的部分，不同的控制器將會(huì)被設(shè)置，來減少穩(wěn)態(tài)誤差和調(diào)節(jié)時(shí)間，并能達(dá)到超調(diào)量的要求。2.3其他形式的輸入響應(yīng)就系統(tǒng)的階躍響應(yīng)而言這個(gè)例子的要求被給出，但在實(shí)際中還有其他形式的輸入。即使一個(gè)系統(tǒng)的階躍響應(yīng)能大概洞察其他形式的信號(hào)的響應(yīng)。為了能得到其他形式信號(hào)的具體響應(yīng)。你可以應(yīng)用 或者 中的 命令。更進(jìn)一步，你可以直接從模擬其他輸入形式的系統(tǒng)響應(yīng)。在圖上點(diǎn)擊右鍵然后選擇i如下窗口將出現(xiàn)。

InputsignalslnitialstatesTimingStarttime[sec):0Endtime[sec]:Numb已rofsamples:51ImporttimeSysteminputsImporttime設(shè)置為默認(rèn)值。底部的窗口中顯示。如果設(shè)置為默認(rèn)值。底部的窗口中顯示。如果Use'Importsignal...'or'Designsignal,..'buttonstoassigndatatoinputs在這個(gè)窗口中把 設(shè)置為“”,把 設(shè)置為。在窗口部分的下面，你可以倒入一^輸入信號(hào)，或者通過一些選擇設(shè)計(jì)一個(gè)。。個(gè)二在這個(gè)例子中，點(diǎn)擊 從出現(xiàn)的窗口中并選擇 為。把 設(shè)置為''”2把 和點(diǎn)擊 窗口底部的 并點(diǎn)擊按鈕。系統(tǒng)正弦輸入的兩個(gè)響應(yīng)將會(huì)在你雙擊圖的軸，你可以改變這極限。如下圖所示。

第三章 控制器設(shè)計(jì)比例控制首先讓我們應(yīng)用一個(gè)增益為 的比例控制，即， =為了確定閉環(huán)傳遞函數(shù)，我們用 命令。添加如下命令到你文件的末尾。Kp=100;C=pidCKp)：sys_cl=feedback(C*P_motor,1);現(xiàn)在讓我們檢查閉環(huán)系統(tǒng)響應(yīng)。添加如下命令到你的文件末尾，并在命令窗口運(yùn)行它。將產(chǎn)生下圖。你可以通過右擊觀看系統(tǒng)的特性，從后續(xù)菜單中選擇。在下圖中，已經(jīng)顯示了 ， ，t二0:0.01:5;stept)gridtitleCStepResponsewithFroportionalControl')從上圖我們可以看出超調(diào)量和穩(wěn)態(tài)誤差太大?；叵牒?jiǎn)介： 控制器設(shè)置，增加比例增益可以減少穩(wěn)態(tài)誤差。然后，增加也會(huì)導(dǎo)致增加超調(diào)量，因此，一個(gè)比例控制不能滿足所有的設(shè)計(jì)要求。這個(gè)可以通過選擇不能的 來得到證實(shí)。特別的，你可以輸入命令應(yīng)用 ，并從 窗口的 中打開一閉環(huán)階躍響應(yīng)。當(dāng) 被選擇,你可以在 中變換增益，并在 中觀看對(duì)階躍響應(yīng)的影響。一個(gè)簡(jiǎn)單是實(shí)演驗(yàn)證了我們的猜想，一個(gè)比例控制是不夠滿足設(shè)計(jì)要求的，積分或者微分控制必須被添加。

EJ Figure1-□FileEditViewInsertToolsDesktopWindowHelp 勺□13□0stepresponsewithPropotionalControl1.41.2OJpn1.2OJpn七O-LW0.2>5加一個(gè)微分運(yùn)行這個(gè)新E控制器設(shè)置中，添加一個(gè)積分將會(huì)階躍參考的消除穩(wěn)態(tài)誤差，添將減少超調(diào)量。讓我們?cè)囈幌滦〉摹负蚷 。>5加一個(gè)微分運(yùn)行這個(gè)新E,,亠/丄,1 I.5 2 2.5 3 3.5 4 百.5的文件，如下所示。Kp=75;Ki=1；Kd=1；C=pid(Kp,Ki.Kd)；sys_cl=feedback(C*F_mo1〕；step(Eys_clJ[0:1：200])titleCFIDControlwithSmallKiandSmallKdJ)

可以看出對(duì)于可以看出對(duì)于一個(gè)階躍輸入穩(wěn)態(tài)誤差確實(shí)消失了。然而達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)的時(shí)間比3.調(diào)3整增益在這個(gè)例子中，階躍響應(yīng)的長(zhǎng)長(zhǎng)的尾巴是由于積分增益太小。因此需要很長(zhǎng)時(shí)間消除穩(wěn)態(tài)誤差。這個(gè)過程可以通過增加 的值來加速?；氐侥愕?文件，把改為。重新運(yùn)行文件你會(huì)得到下圖。再次通過右擊選擇 添加注釋。Kp=100;Ki=200;Kd=1;C二pid(KPjKi.Kd);Eys_cl二feedback(C*P_motor,1);step 0:0.01:4):J

正如預(yù)期的，穩(wěn)態(tài)誤差很快的被消除了。然而，較大的增加了超調(diào)量。讓我們?cè)黾觼韲L試減少超調(diào)量。回到文件把變?yōu)?。重新運(yùn)行文件，如圖所示。Qr ir Qr ir - i- - rSystem:sys_c1IlliIlli1111Illi.hSettlingTime(sec):0.257IlliIlliIlli■1 1 1::-l ; ?! ■ ； '!:1 ； :IlliIlliIlli1111IlliIlliIlliX 1十-——11111111111111111111111111111111111111111111111111111111:■ , .ri ; <■!■ ； '!t r~ i 71IlliIlliIlli|111IlliIlliIlli11111111111111111111111111111111111111111111111111111D5 1 *5 2. 25 3 35 4正如我們希望的，加大 減少了超調(diào)量?，F(xiàn)在我我們知道，如果我們用；1所0有的設(shè)計(jì)要求都被滿足。第四章控制器的根軌跡設(shè)計(jì)法繪1制開環(huán)根軌跡根軌跡設(shè)計(jì)的主要思路是通過根軌跡圖預(yù)測(cè)閉環(huán)響應(yīng)，根軌跡圖由開環(huán)傳遞函數(shù)繪制并預(yù)測(cè)所有閉環(huán)極點(diǎn)的位置。然后通過控制器添加零點(diǎn)和極點(diǎn)，根軌跡將被修改，然后得到期待的閉環(huán)響應(yīng)。

我們用 設(shè)計(jì)控制器。這個(gè)工具允許你通過根軌跡調(diào)節(jié)控制器。首先讓我們畫出系統(tǒng)的根軌跡。在文件的末尾添加 tc ）并運(yùn)行文件。兩個(gè)窗口將會(huì)打開，一個(gè)是個(gè)是等等。你可以在圖上右擊根軌跡并且點(diǎn)擊i他將顯示系統(tǒng)的根軌跡，另一，它允許你設(shè)計(jì)補(bǔ)償，分析i他將顯示系統(tǒng)的根軌跡，另一，它允許你設(shè)計(jì)補(bǔ)償，分析。你的繪制圖將如下所示。0.72.I _「-_1 II I0.72.I _「-_1 II II I找到環(huán)路增益I ■4"%人 -1.W I-0M' \「殳計(jì)要求，調(diào)節(jié)時(shí)I間小于/!息o冋想.關(guān)于系統(tǒng)瞬態(tài)響應(yīng)的信息秒，超調(diào)量小于。,系統(tǒng)閉環(huán)極點(diǎn)的位置提供D0"、n了允許我們?cè)趶?fù)雜的負(fù)平面上定義….設(shè)計(jì)要求的區(qū)域。提供的區(qū)域相符一個(gè)典型的二階系統(tǒng)，但是一般來說対于高階系統(tǒng)或者有零點(diǎn)的系統(tǒng)也是可行的， 丄 _1 °符合ifAxis這預(yù)期的區(qū)域可以添加到根軌跡圖上，具體方法是，在圖上點(diǎn)擊的右鍵，在菜單中選擇 。你可以添加許多設(shè)計(jì)要求，包括調(diào)節(jié)時(shí)間，超調(diào)量，阻尼比，自然頻率，通用的區(qū)域約束等添加調(diào)節(jié)時(shí)間和超調(diào)量要求，根軌跡圖將產(chǎn)生如下圖。

aSISODesignforSISODesrgnTask-n|FileEditViewDesignsAnalysisToolsWindowHelpHJXo4aSISODesignforSISODesrgnTask-n|FileEditViewDesignsAnalysisToolsWindowHelpHJXo4牙矗+「“紗|t6r0.82'3：26" 0.1：4■0.91斗-0*0.375"閉環(huán)極點(diǎn)預(yù)期的區(qū)域如上圖白色的區(qū)域。更特別的，從超調(diào)量的要求。比兩條射線角度小，域。 的垂線代表調(diào)節(jié)時(shí)間廠 的要求。觀察上圖，有很多開環(huán)增益的值滿足閉環(huán)極點(diǎn)在期待區(qū)域。這可以從兩條根軌跡支路是對(duì)稱的并且穿過白色區(qū)域看出。原點(diǎn)岀發(fā)的兩條射線代表応負(fù)實(shí)軸上的區(qū)域，表示超調(diào)量允許的區(qū)的閉環(huán)極點(diǎn)滿足調(diào)節(jié)時(shí)間的要求，位于垂線左側(cè)表示更進(jìn)一步，由于閉環(huán)系統(tǒng)有兩個(gè)極點(diǎn)沒有零點(diǎn)，把閉環(huán)極點(diǎn)放置在白色區(qū)域?qū)?huì)滿足我們的瞬態(tài)響應(yīng)要求。你可以從白色區(qū)域選一對(duì)閉環(huán)極點(diǎn)，來確定開環(huán)增益。對(duì)于我們的系統(tǒng)來說，我們選擇閉環(huán)極點(diǎn)。根軌跡上的粉色的方塊表明當(dāng)前開環(huán)增益下的閉環(huán)極點(diǎn)的位置。點(diǎn)擊粉色方塊并在可行域內(nèi)隨著根軌跡拖動(dòng)，來調(diào)節(jié)控制器。讓我們把閉環(huán)極點(diǎn)放置在接近 的位置。這幾點(diǎn)的位置將在窗口的底部顯示相關(guān)的阻尼比和自然頻率。放開鼠標(biāo)，在窗口的底部將會(huì)顯示開環(huán)增益，這個(gè)例子近似于10。系統(tǒng)在這個(gè)新的增益下，也能產(chǎn)生閉環(huán)響應(yīng)。從，點(diǎn)擊 健并選擇 的，一個(gè)名為的空白窗口將會(huì)出現(xiàn)。然后右擊窗口，在 中選擇（ ）。階躍響應(yīng)將會(huì)出現(xiàn)在途中。你可以確定一些階躍相約的特性。特別的在圖上又擊，選擇 下的 。重復(fù)，如下圖所示。

0.450.4System:Clcise.dLooprtoy.向:rto'y'；SettlingTime0.450.4System:Clcise.dLooprtoy.向:rto'y'；SettlingTime：feec):0.84System:ClosedLooprtoyI.洽rtoyPeakamplitude>-'0.495Overshoot0Attime'jjsec)>1.40.05從上圖可以到設(shè)計(jì)要求減少穩(wěn)態(tài)誤差，那么超調(diào)量將會(huì)太大。你可以在途中沿著根軌跡移向上動(dòng)閉環(huán)極點(diǎn)，一響應(yīng)的開環(huán)增益將會(huì)增加，沒有超調(diào)量并且調(diào)節(jié)時(shí)間小于秒。因此超調(diào)量和調(diào)節(jié)時(shí)間達(dá)八、 一。如果我們?cè)黾娱_環(huán)增益4祠Real-TimeUpdate階躍響應(yīng)將會(huì)自動(dòng)的改變隨著開環(huán)增益的修改。我們嘗試添加一個(gè)滯后控制器減少穩(wěn)態(tài)誤差，也滿足瞬態(tài)要求添加一個(gè)滯后控制器在上面我們可以看到，有比例控制的超調(diào)量和調(diào)節(jié)時(shí)間都滿足標(biāo)準(zhǔn)，但是穩(wěn)態(tài)誤差不滿足。延時(shí)補(bǔ)償是一種可以減少穩(wěn)態(tài)誤差的控制器。我們比小心的設(shè)計(jì)，不能增加太多的調(diào)節(jié)時(shí)間。首先讓我們添加一個(gè)延時(shí)補(bǔ)償，如下形式。1)我們可以用 來設(shè)計(jì)我們的延時(shí)補(bǔ)償。為了使有一個(gè)補(bǔ)償參數(shù)化與上面相對(duì)應(yīng)，點(diǎn)擊窗口頂部的 ，并選擇 。然后選擇 健，選擇 參數(shù)化，如下所示。

SISOToolPreferencesSISOToolPreferencesUnitSr TimeDelaysStyleOption^LineColorsCompensatorPormatSelectacompensatorparameterization:TimeConstant DD紅1+Tz.^） +TpsJ；Naturalfrequency:DCx（1卡s/wz）/（1+jsAjwpOZero/|3ole/g引n: K/;（^+巧工念+p）BodeOptions0Showplant/sensorpole^andzeros：''你可以在 i， 添加一個(gè)滯后補(bǔ)償。。特別的，在D。然后在 和輸入位置如下圖所示。。然后在 和輸入位置如下圖所示。注意根軌跡改變了反映滯后補(bǔ)償?shù)牧泓c(diǎn)和極點(diǎn)的添加如下圖所示。我們可以再次選擇閉環(huán)極點(diǎn)來嘗試滿足瞬態(tài)響應(yīng)的要求。我們嘗試放置兩個(gè)閉環(huán)極點(diǎn)在接近超調(diào)量要求的邊界區(qū)域內(nèi)。例如，環(huán)路增益大約為20時(shí)，將放置極點(diǎn)如下圖位置。響應(yīng)的閉環(huán)階躍響應(yīng)將會(huì)自動(dòng)更新，如下所示，你可以看到，這響應(yīng)并不讓人滿意即使兩個(gè)閉環(huán)極點(diǎn)都在期待的區(qū)域內(nèi)。原因是閉環(huán)系統(tǒng)不在是一個(gè)典型的二姐

系統(tǒng)了。特別的，根軌跡上有第三個(gè)極點(diǎn)在可行域外。第三個(gè)極點(diǎn)在共軛的兩個(gè)極點(diǎn)右邊，意味著它會(huì)減慢調(diào)節(jié)時(shí)間，這就是為什么調(diào)節(jié)時(shí)間不在滿足要求。另外。超調(diào)量很容易滿足要求即使兩個(gè)共軛極點(diǎn)在可行區(qū)域的邊緣。這也是由于第三個(gè)極點(diǎn)，它主導(dǎo)響應(yīng)，因?yàn)樗奥北绕渌麡O點(diǎn)。這意味著我們可進(jìn)一步增加環(huán)路增益，即使共軛極點(diǎn)移出邊界線，仍滿足超調(diào)量的要求。你可以回到根軌跡把共軛極點(diǎn)移動(dòng)到離實(shí)軸更遠(yuǎn)的地方，響應(yīng)的增加開環(huán)增益。然而，在你做這之前，你必須改變虛軸的極值以便你能移動(dòng)到一個(gè)滿意的位置。為了改變這些極值，雙擊根軌跡圖，打開 ，然后點(diǎn)擊 鍵并改變虛軸的極值為， 如下所示。鏢PropertyEditor:RootL...LabelsLimitsOptionsLabelsLimitsOptionsRealAxisAuto-Scale:□Limits:-10to0Limits:-10to0ImaginaryAxisAuto-Scale:□Limits:-15to15Limits:-15to15LimitStackUsethelimitStacktoStore&retrievelimits'實(shí)驗(yàn)不同的增益直至UsethelimitStacktoStore&retrievelimits'實(shí)驗(yàn)不同的增益直至lj得到滿意的結(jié)果。如下增益為躍響應(yīng)。的根軌跡和響應(yīng)的閉環(huán)階CloseHelpSISODesignforSISODesfgnTaskFil已EditView D已signs AnalysisToolsWindowHelp怎XO姜專卒卷鷲輜秤?..$.-O.--7 -6 -S -4 -3RealAxi?1.4StepResponse'1.2tern:.ClosedLcrtgy：kamplitude:1i)2Lshootme(sec):0.3EW0.61、一11■System:ClosedLooprto.y邂rtoySettlingTime(secj-1.931cprtoy0.4時(shí)間小于兩秒并且穩(wěn)態(tài)誤差和超調(diào)量滿足要求。正如我們?cè)O(shè)計(jì)的進(jìn)程丄復(fù)的實(shí)驗(yàn)。 是很有用的在進(jìn)程中。用"=|="0.2現(xiàn)在這調(diào)節(jié)根軌跡設(shè)I , —「 時(shí)間小于兩秒并且穩(wěn)態(tài)誤差和超調(diào)量滿足要求。正如我們?cè)O(shè)計(jì)的進(jìn)程丄復(fù)的實(shí)驗(yàn)。 是很有用的在進(jìn)程中。用"=|="0很容易調(diào)劑控制并且立即看到對(duì)根軌跡和變量分析圖的響應(yīng)，列如閉環(huán)階躍響應(yīng)。如果你通過調(diào)劑環(huán)路增益沒能得到一個(gè)滿意的響應(yīng)，我們就得移動(dòng)延遲補(bǔ)償?shù)臉O點(diǎn)和零點(diǎn)，或者我們可以嘗試一種不同的動(dòng)態(tài)補(bǔ)償?shù)姆绞剑~外'的零點(diǎn)或者極點(diǎn)）。第五章控制器的頻域控制器畫原始的 圖基于頻率設(shè)計(jì)的主要思路是用開環(huán)傳遞函數(shù)的 圖評(píng)估閉環(huán)響應(yīng)。添加一個(gè)控制改變系統(tǒng)的開環(huán) 圖，因此改變閉環(huán)響應(yīng)。我們的目標(biāo)是調(diào)整開環(huán)圖，使閉環(huán)響應(yīng)滿足我們?cè)O(shè)計(jì)要求。首先讓我們繪制原始傳遞函數(shù)的 圖。添加如下命令在你文件的末尾,并在 窗口中運(yùn)行它。你將產(chǎn)生如下圖。

bodei.F_motor)gridtitleCBudeFlotoftheOrigin：=LlFlarLt')2添加比例增益從上面圖，它顯示系統(tǒng)的增益裕度和相位裕度是無窮大的，這表明系統(tǒng)的是穩(wěn)定的并且有很小的超調(diào)量。系統(tǒng)的問題是相位裕度是無窮大的，因?yàn)樵谒械念l率上幅值在零下面。這表明系統(tǒng)準(zhǔn)確的追蹤變量參考信號(hào)是有困難的。因此，保持足夠的相位裕度情況下，我們應(yīng)該增加系統(tǒng)的增益。相位裕度為度通常滿足臨界穩(wěn)定。從上面的圖，度相位裕度的增益交叉頻率大約為d這幅值大約為，需要增加增益以便增益交叉頻率為/獲得圖的準(zhǔn)確的在某一頻率的增益和相位，可以通過點(diǎn)擊圖中相關(guān)頻率。命令，也能用來提供在處準(zhǔn)確的相位和幅值,如下所示。

[magjphase,w]=bodeCP_motor310)mag二0.0139phase二-123.6835w=10因此，交叉頻率為 的準(zhǔn)確的相位裕度為 度。因此準(zhǔn)確的幅值為 ， 的增益必須添加到系統(tǒng)。比例增益為將實(shí)現(xiàn)在 的開環(huán)增益為。添加吐下命令到你的文件,觀察系統(tǒng)比例控制的影響。在這種情況下，我們要用 命令代替 命令,為了詳盡的觀察新的比例和相位裕度，還有交叉頻率。C=72;margin(C*P_motor)繪制閉環(huán)相應(yīng)從上圖我們可以看出相位裕度和增益交叉頻率都是我們期待的。讓我們看一下閉環(huán)響應(yīng)。在點(diǎn)文件添加如下命令。再次運(yùn)行文件，將會(huì)產(chǎn)生如下所示的階躍響應(yīng)，在圖上右擊可以添加注釋并從菜單中選擇。

sys_cl=feedback(C*P_mot 1);t=0:0.01:10;step(sys-cl,t),gridtitieCStepResponsewithProportiun：!!Gain=72')注意到調(diào)節(jié)時(shí)間足夠快，但是超調(diào)量和穩(wěn)態(tài)誤差太高。超調(diào)量可以通過減少增益來實(shí)現(xiàn)一個(gè)更大的相位裕度，但是這將引起穩(wěn)態(tài)誤差增加。一個(gè)延遲補(bǔ)償是有用的，因?yàn)樗梢詼p少增益交叉頻率，增加相位裕度且不減少系統(tǒng)增益。5.4添加一個(gè)延時(shí)補(bǔ)償考慮如下的延遲補(bǔ)償延遲補(bǔ)償有一個(gè)1/0.01的=增1益0，意0味著它將增加系統(tǒng)的靜態(tài)位置誤差常數(shù)，并減少閉環(huán)階躍響應(yīng)的穩(wěn)態(tài)誤差。事實(shí)上，它允許我們減少先前用的72的比例增益，仍然能滿足要求穩(wěn)態(tài)誤差的要求。我們應(yīng)用45的增益。應(yīng)用如下命令，延遲補(bǔ)償?shù)?圖將產(chǎn)生。

C=45+(s+l)/(s+0.01);bode(C)gridtitleCBudePlutoftheLagCompensator')8080-2 -1 a i10 1Q 10 10Fr&quency(rad/sec)102-2 -1 a i10 1Q 10 10Fr&quency(rad/sec)102修改你的文件如下，觀察你的階躍響應(yīng)。sys_cl=feedback(C*P_motor,1);t=0:0.01:10;step(sys_cl,t)』gridtitleCStepResponsewithLagCompensator^)第六章控制器的狀態(tài)空間設(shè)計(jì)法設(shè)1計(jì)全狀態(tài)反饋控制器因?yàn)橄到y(tǒng)的兩個(gè)狀態(tài)變量很容易測(cè)量（添加一個(gè)電流表的電流，添加一個(gè)速度計(jì)測(cè)速度），我們可以設(shè)計(jì)一個(gè)全狀態(tài)反饋控制器，不用擔(dān)心添加一個(gè)觀測(cè)器。全狀態(tài)反饋控制系統(tǒng)的控制準(zhǔn)則有如下形式 并且相關(guān)的表格如下所示?；叵胍幌?，這個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)特征多項(xiàng)式的行列式 是拉普拉斯變量。由于矩陣和都 矩陣，系統(tǒng)應(yīng)該有個(gè)極點(diǎn)。這個(gè)事實(shí)可以用命令驗(yàn)證。如果給定的系統(tǒng)是可控的，然后通過設(shè)計(jì)一個(gè)完整的狀態(tài)反饋控制器，我們可以把這兩極點(diǎn)移動(dòng)到任何我們喜歡的地方。給定的系統(tǒng)是可控或不可控，通過檢查的可控性矩陣…的秩決定。命令構(gòu)建可控性矩陣，通過給定矩陣和。此外，命令確定給定矩陣的秩。執(zhí)行下面命令驗(yàn)證系統(tǒng)的階數(shù)和系統(tǒng)是否是可控的。sys_order=order(sys)syE_rank=rank(ctrbtAyB))sys_ordar=2sys_r：irik2從上面可知，系統(tǒng)是可控的由于可控矩陣是滿秩的。我們首先放置極點(diǎn)在-5和（注意超調(diào)量接近于零，提供秒的調(diào)節(jié)時(shí)間）。一旦我們?nèi)ゴ_定了極點(diǎn)的位置，我們可以用命令或者來確定控制器的增益矩陣。我們將用命令，因?yàn)樗葦?shù)值上更有利。然后，如果我們想放置一個(gè)位置更多變，我們用命令。在文件的末尾添加如下命令。在命令窗口運(yùn)行它，將產(chǎn)生反饋增益矩陣。pl=-5+li：p2=-5-li;Kc=place認(rèn)[plp2])12.9900 -1.0000取代可以得到如下表達(dá)式。參考在頂部的狀態(tài)方程，我們可以看到用取代可以得到如下表達(dá)式。1）■■=（）在你的文件中添加如下幾行命令，我們將看到閉環(huán)響應(yīng)。運(yùn)行你的文件在命令窗口將得到如下圖。

pl=_5+li：P2=-5-li；Kc二place(A?B?[plp2])Kc=12.9900 -1.0000t=0:0.01:3：Eyi_cl=ee(A-B^Kc,BjC,D);step(EyE_cl?t)gridtitleCStepResponsewithState-FeedbackCon.trollerJ)StepR&sponsewithState-FeeribackControllerDCS 1 1 1 1 添2加一個(gè)預(yù)補(bǔ)償器從上圖我們可以看出穩(wěn)態(tài)誤差很大。消除穩(wěn)態(tài)誤差的一個(gè)辦法就是調(diào)整輸入以至于輸出也達(dá)到期待的標(biāo)準(zhǔn)。這又一定難度在我們的例子中，因?yàn)槲矣袃蓚€(gè)狀態(tài)兩需要考慮。因此，我們需要計(jì)算兩個(gè)狀態(tài)量的穩(wěn)定值，用增益乘以他們，并用這結(jié)果作為參考計(jì)算我們的輸入。這個(gè)可以在參考后面添加一個(gè)常數(shù)增益預(yù)補(bǔ)償器 來實(shí)現(xiàn)。如下圖所示。

我們可以得到 因數(shù)，通過已經(jīng)定義的 函數(shù)，如下所示。1Tbar=rscale(syE,Kc)Nbar=13.0000注意 不是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的 函數(shù)，你必須下載它并且把它放置在你當(dāng)前的目錄下。你可以在文件中添加如下命令，并在命令窗口運(yùn)行它，你可以得到階躍響應(yīng)。t=0:0.01:10:stejj(sys_cl*Nli t)gridtitie(StepResponsewithState-FeedbackController：±ndFrecompensator')這次，穩(wěn)態(tài)誤差小于1，%其他的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)也已經(jīng)達(dá)到了。注意預(yù)補(bǔ)償器 的應(yīng)用，基于原系統(tǒng)模型和預(yù)補(bǔ)償器在在反饋環(huán)節(jié)的外面。因此，如果模型中存在錯(cuò)誤，預(yù)補(bǔ)償器也會(huì)不正確，將會(huì)有穩(wěn)態(tài)誤差。你可以回想一下，積分控制也可以消除穩(wěn)態(tài)誤差，甚至在模型不存在或者存在擾動(dòng)的情況下。對(duì)于如何在狀態(tài)空間中用積分控制，請(qǐng)看直流電機(jī)位置：狀態(tài)空間的方法設(shè)計(jì)控制器的例子。用積分控制的不足之處是錯(cuò)誤首先被使用在他被改正之前，所以響應(yīng)會(huì)比較慢。預(yù)補(bǔ)償器則能用已知的系統(tǒng)模型提前消除穩(wěn)態(tài)誤差。一個(gè)有用的技術(shù)是結(jié)合預(yù)補(bǔ)償器和積分控制的優(yōu)點(diǎn)。第七章數(shù)字器控制器設(shè)計(jì)在這個(gè)教程中，我們將考慮直流電速度控制的數(shù)字形式。正如我們將描述的，一個(gè)采樣數(shù)據(jù)直流電機(jī)模型可以從模擬模型轉(zhuǎn)變獲得。在這個(gè)例子中我們將設(shè)計(jì)一個(gè)控制器。創(chuàng)1建系統(tǒng)的一個(gè)采樣數(shù)據(jù)模型設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字控制系統(tǒng)的第一部是建立一個(gè)采樣數(shù)據(jù)模型。因此，當(dāng)連續(xù)系統(tǒng)被采樣時(shí)，需要選擇一個(gè)采樣頻率。在選擇采樣周期時(shí)，采樣頻率必須比系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)更快，比便采樣輸出能捕獲系統(tǒng)的全部行為。命令B命令BJ=0.01;b=0.1;K=0.01;R=1;L=0.5;s=t心)；F_motor=K/(Q*S+b)*a>s+R)+KA2);zpkCF_motor)(s+9.997)(s+2.003)ContinucmE-1immzero/pole/gainmodel.用 命令可以把傳遞函數(shù)轉(zhuǎn)變?yōu)榱泓c(diǎn)極點(diǎn)的形式。檢查原系統(tǒng)的極點(diǎn)（或者它的頻率響應(yīng)），原系統(tǒng)的主導(dǎo)極點(diǎn)（近似于）對(duì)應(yīng)調(diào)節(jié)時(shí)間大約為兩秒（ ）g因此，選擇采樣周期為 秒比系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)快的多。采樣周期也比閉環(huán)系統(tǒng)得到的速度快的多。這種情況下，我們將轉(zhuǎn)變給定的傳遞函數(shù)從連續(xù)的拉式變換到離散的域?？梢詫?shí)現(xiàn)這些轉(zhuǎn)變通過 命令。 命令部分：一個(gè)系統(tǒng)模型，采樣時(shí)間（），保持電路的形式。在這個(gè)例子中，我們假設(shè)一個(gè)零階保持電路。參考簡(jiǎn)介：數(shù)字控制器設(shè)計(jì)，來獲得更多的資料。輸入如下命令在你的文件中，在 窗口運(yùn)行它，產(chǎn)生如下的采樣數(shù)據(jù)模型。

Te=0.05;ilF^motor=c2d(T^motorjTe^'zuh-')zpk(lil^motor)OTlS二0.0020586(i+Li.8189)(z-0.9047)(z-0.6066)S：aiTipletime：0.05secorulsDiseretE-timmzeri：i.i,,pi：ile.i,1gainmodel.我們將在沒有任何修正的情況下分析系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞響應(yīng)。首先，我們用命令獲得閉環(huán)傳遞函數(shù)。然后讓我們檢查帶有零階保持器閉環(huán)階躍響應(yīng)。這個(gè)可以用和 名利完成。由于階躍命令用于離散模型，他將輸出離散采樣向量。模擬 秒的階躍響應(yīng)。命令把這些離散的數(shù)據(jù)畫成一個(gè)階梯，正如零階保持器產(chǎn)生的一樣。添加如下 代碼在你的 文件末尾并運(yùn)行它。將產(chǎn)生下圖。sys_cl二feedback〔.dF_mot叫1);[y?t]=step(護(hù)_丄12);stairsy);xlabelCTime(s)'')ylahelCVelocity(rad/s)titleCEtairetepReEpunEe:OrigitlsJ/)0.19

O0.8.0O0-10122 4 & 8Time(s)0.19

O0.8.0O0-10122 4 & 8Time(s)6.05.0043.002T—O01O0.@p2bQ°m>StairstepResponse:Original檢查上圖發(fā)現(xiàn)穩(wěn)態(tài)誤差大太多并且調(diào)節(jié)時(shí)間有點(diǎn)慢?？刂苹叵脒B續(xù)時(shí)間傳遞函數(shù)的 控制器是:從平面繪制到平面有很多方法。上面我們對(duì)于原系統(tǒng)模型用一個(gè)零階保持轉(zhuǎn)化。對(duì)于控制器，我們需要一種精確的，能被連續(xù)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的一種轉(zhuǎn)化。從平面到平面精確的轉(zhuǎn)換如下所示。這種轉(zhuǎn)換使數(shù)字控制器實(shí)現(xiàn)控制算法產(chǎn)生困難。因此，我們將用一種近似的轉(zhuǎn)化。特別的，我們將用如下轉(zhuǎn)換。

我們將用 中的命令，轉(zhuǎn)換連續(xù)時(shí)間 轉(zhuǎn)化為離散時(shí)間的I制定轉(zhuǎn)化方式為' '。根據(jù)直流電機(jī)速度： 控制設(shè)計(jì)，當(dāng) ， ，的時(shí)候我們滿足了設(shè)計(jì)需求。我們?cè)俅斡眠@些增益?，F(xiàn)在在先前的文件中，添加如下命令，再次運(yùn)行它在 窗口中。Kp=100：Ki=200;Kd=10;C=Kp+Ki/s+Kd*s;dC=cZd^Ts/tustin)dC=505zA2-790z+305工"2 - 1S:anipletime：0.05secondEDieer已t己一timetr^sfer￡\m匚tiotl.讓我們看一下加上 的閉環(huán)階躍響應(yīng)的性能能否滿足我們的要求。添加如下命令到你的文件并運(yùn)行它。你會(huì)得到如下響應(yīng)。Eys_cl=feedback(dC*dF_motor,1〕；[x2,t]=step(Eys_cl,12);航airs(t,x2)xlabelCTime(eacuruls；l‘)ylabelCVelocity(rad/z)-')titleCStairstmpRespurLEe:withFIDcDntroiler'')5

o.@ps2?o°m/\55

o.@ps2?o°m/\5o.4 6 8Time(seconds)1012StairstepResponse:withPIDcontroller正如你在上圖，系統(tǒng)的閉環(huán)響應(yīng)是不穩(wěn)定的。因此，補(bǔ)償系統(tǒng)一定存在錯(cuò)誤。因此，我們需要看一下補(bǔ)償系統(tǒng)的根軌跡。添加如下 命令到你的文件的末尾并運(yùn)行它。rlocus(dJC*iiI'_motor)ie([-1.51.5-11])titleCFlootLocusofCumpens：=ltejd.SyEtem'')

從這個(gè)根軌跡圖，我們可以看出控制器有一個(gè)的極點(diǎn)在平面上。我們知道如果系統(tǒng)的一個(gè)極點(diǎn)在單位元的外面，這個(gè)系統(tǒng)將是不穩(wěn)定的。不管正增益為多少系統(tǒng)是不穩(wěn)定的，因?yàn)橛袠O點(diǎn)和零點(diǎn)在-1極點(diǎn)右側(cè)。因此，一個(gè)閉環(huán)極點(diǎn)向左移動(dòng)并會(huì)在單位圓的外面，當(dāng)增益增加的時(shí)候。這個(gè)例子中我們選擇取消在-0.的8零2點(diǎn)，這樣至少在某些增益的時(shí)候系統(tǒng)是穩(wěn)定的。添加如下命令到你的文件，并運(yùn)行它，產(chǎn)生如下根軌跡圖。z=tfCzfTs);dC=d￡/fi+0.82);rlocus(dC*iiF_motor);:=c<ie([-1.51.5-11])titleCRi：h：itLocusofCompenE：=ltmd.SystEm')

⑷⑷pvAJEmIBLJU-新的閉環(huán)系統(tǒng)醬油一個(gè)接近-0.的8極2點(diǎn)，這幾乎抵消掉了未修正系統(tǒng)的零點(diǎn)。在根軌跡上點(diǎn)幾個(gè)位置把閉環(huán)極點(diǎn)放置在哪個(gè)位置，看看增益，超調(diào)量，阻尼比等等，如下圖所示。當(dāng)然，實(shí)際響應(yīng)的阻尼比和超調(diào)量的值，只有選擇的極點(diǎn)主RootLocusofCompensatedSystem1 I I -- ~n -rr__ |System:untitledlGain:0.419Pole:-0.743衛(wèi)><LraSystem:untitledlGain:0.419Pole:-0.743衛(wèi)><Lra匚一&Ew-Damping:G.0&42 <Overshoot(%):74.3/Frequency(rad/secJ^S.I[System:untitleiil■.■Gain:0.9^2 、、、■Pole:-Q.0629=t}.221i\[Damping:0.623 \■Overshoot[%):S.1& '、、[Frequency(rad/sec):47.3\-0.2——fSystem:untitled1Gain:G.347Pole:-0245-0.4-0.4-0.6Damping:D.40SOvershoot(%}:24.5Frequency(rad/sec):6S.S-G.3你可以通過用 命令指定一個(gè)閉環(huán)極點(diǎn)的位置然后確定增益。輸入,然后你可以在根軌跡圖上選擇你感興趣的電。 將會(huì)得到近似的增益和所有的閉環(huán)極點(diǎn)。這是很有用的，因?yàn)樗谐隽怂械拈]環(huán)極點(diǎn)，而不只是你選擇的。我們可以選擇一個(gè)0.的8增益并檢查閉環(huán)響應(yīng)結(jié)果，通過輸入如下命令。sys_cl=feedback〔0.8*皿1);[x3?t]=step(sy5_cl?8):mtairs(t,x3)xlabelCTime(Eeconds)J)ylabelCVelocity(rad/s)J)titleCStaifztepReEponse:withModifiedFIDcontrciller-1)上圖顯示調(diào)節(jié)時(shí)間小于2秒并且超調(diào)量接近2。%另外，穩(wěn)態(tài)誤差是零。因此，這響應(yīng)滿足我們的設(shè)計(jì)要求。

第八章建模第八章建模物1理設(shè)置直流電機(jī)是一種常見的驅(qū)動(dòng)器。它直接提供旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，再加上輪或繩索，可以提供平移運(yùn)動(dòng)。電驅(qū)的等效電路和轉(zhuǎn)子的受力圖如下所示對(duì)于這個(gè)例子，我們假設(shè)系統(tǒng)的輸入是作用在點(diǎn)擊電驅(qū)的電壓，輸出是桿的轉(zhuǎn)動(dòng)速度 。轉(zhuǎn)子和軸被假定為剛性。我們進(jìn)一步假設(shè)粘性摩擦模型，即，摩擦力矩是軸的角速度成比例的。我們例子的物理參數(shù)為：(J)nicmentofinertiaofth已rotor0,01Hg.rrEmetorviacousfrictionconstant0-1陽electrCEUDtivefare已caaatant0,01V/rad/sec(Kt)rectortorqueconstant0,01N.m/Amp(R)electricresistanc已1Ohm(Lielectricinductanc已0-5H在一般情況下，由一個(gè)直流電機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩與電樞電流和磁場(chǎng)的強(qiáng)度成比例的。在這個(gè)例子中我們假設(shè)磁場(chǎng)是恒定的，因此，電機(jī)的轉(zhuǎn)矩與電樞電流的比例由,比例系數(shù)為，如下方程所示。這是被稱為一個(gè)電驅(qū)控制的電機(jī)。-=二：(1反電動(dòng)勢(shì)是正比于軸的角速度的一個(gè)常數(shù)因子在國(guó)際單位制中，電機(jī)的轉(zhuǎn)矩系數(shù)和反電動(dòng)勢(shì)常數(shù)是相同的，即，；因此,我們將使用代表兩個(gè)電機(jī)轉(zhuǎn)矩系數(shù)和反電動(dòng)勢(shì)常數(shù)。建模這系統(tǒng)通過作用在轉(zhuǎn)子上的扭矩作和，和積分加速度得到速度建模。同樣，基爾霍夫定律應(yīng)用在電驅(qū)電路上。首先我們給旋轉(zhuǎn)加速度和電驅(qū)電流的積分建模。為了建立方針模型，打開 并且新建一個(gè)模型窗口。然后遵循如下步驟。?插入一個(gè)積分塊從 并且從它的輸入輸出畫線。?標(biāo)示輸入為 輸出為 如下所示。在空白處雙擊即可添加標(biāo)示。?插入另一個(gè)積分塊并畫線從它的輸入和輸出。?標(biāo)示輸入為 輸出為i

繼續(xù)在中為這些等式建模，遵循如下步驟。?從連。中插入兩個(gè) 塊，每一個(gè)與積分相?通過雙擊編輯 塊，把他的值改為“”J?點(diǎn)擊塊下面的“ i把標(biāo)示改為“ ”t?相似的，編輯另一個(gè) 的值為“ ”并標(biāo)示為“ ”a?從連。中插入兩 塊，每一個(gè)與 快相?編輯塊的符號(hào)為 ，個(gè)為正個(gè)為負(fù)。?編輯另一個(gè) 塊的符號(hào)為“”，代表電學(xué)方程的符號(hào)。現(xiàn)在，我們添加代表旋轉(zhuǎn)方程的扭矩。首先我們添加阻尼扭矩。?在“ ”塊下面插入一個(gè)增益塊。接下來右擊這個(gè)塊，選擇把塊從左翻轉(zhuǎn)到右。你可以通過選中它按“ ”來翻轉(zhuǎn)。?設(shè)置 塊的增益為“”并重命名為“ ”i?把旋轉(zhuǎn)積分的輸出與“ ”塊的輸入相連。?把“ ”塊的輸入與 的負(fù)號(hào)相連。接下來，我將添加電驅(qū)的扭矩。?插入一個(gè)增益塊，與扭矩 塊正輸入相連。?編輯它的值為“”，表示電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩系數(shù)，標(biāo)示為“”。?把積分塊與與“”塊相連。UfeJUfeJWMotor^odel/DCMotor=ileEci-t.￡■S^nu'etiorFormatToo5Help■■V !oi w? 10011iddiIf:*申etc門irineICC：'f'tlilrK^niGf把電流積分的輸出與“t把電流積分的輸出與“t的輸入相連?！鮶mprgReady 1口 I 曲de書現(xiàn)在我們添加代表電學(xué)方程的電壓部分。首先，我們添加電壓。-在“ “插入一個(gè) 塊，并把他從左到右翻轉(zhuǎn)。-設(shè)置增益值為“”，重命名為“??從示為“?把“ i的輸出與電流方程 塊的負(fù)輸入相連。接下來，我們添加電動(dòng)機(jī)的反電動(dòng)勢(shì)。?插入一個(gè) 塊與電流塊的另一個(gè)負(fù)極相連。-編輯它的值為“”，代表電動(dòng)機(jī)的反電動(dòng)式常熟并標(biāo)示為“e?把旋轉(zhuǎn)積分的輸出與“e塊相連。添加一^s 和塊，分別標(biāo)最后的設(shè)計(jì)應(yīng)該如下圖。

為了保存這些原件作為一個(gè)單獨(dú)的子系統(tǒng)，首先選擇所有的塊，然后從中選擇 。命名為s o并保存這個(gè)模型。你的模型應(yīng)該如下。我們將用到這個(gè)模型在直流電機(jī)速度： 控制器設(shè)計(jì)部分。秫MotorModelReacvCD*GDOunDC100%PCM斗5jleEdt二ReacvCD*GDOunDC100%PCM斗5建模在這個(gè)部分，我們將展示如何用 擴(kuò)展的 的物理模塊建模。在庫(kù)中的塊代表真實(shí)的物理原件，因此，復(fù)雜的多種領(lǐng)域的模型建立，不需要用物理準(zhǔn)則如牛頓定律和基爾霍夫定律的建立的數(shù)學(xué)模型。

打開一個(gè)新的模型并插入如下塊，來代表直流電機(jī)的電力和機(jī)械原件。打開一個(gè)新的塊在塊在TOC\o"1-5"\h\z?個(gè)端口連接塊在 。雙擊 選擇和的 為，和的 選擇為g連接和標(biāo)示如下圖。你可以旋轉(zhuǎn)一個(gè)塊，通過在塊上又擊，然后選擇 中RststicnslEIEctfcmEdisnicalRctatic-nalDampEJRststicnslEIEctfcmEdisnicalRctatic-nalDampEJ完成直流電機(jī) 模型的設(shè)計(jì)，把用假設(shè)的值配置每一個(gè)塊的物理參數(shù)。為了配置這些需要的值，在i 上雙擊，輸入如下參數(shù)和單位：塊作用于電動(dòng)機(jī)粘性摩擦的建模。選擇這種類型的摩擦模型,因?yàn)樗蔷€性的。在大多數(shù)情況下，真實(shí)的摩擦比這復(fù)雜的多。如果你希望用一個(gè)更復(fù)雜的摩擦模型，例如添加 到你的模型，然后你可以用中的 摩擦塊。注意在上面通過電動(dòng)機(jī)的機(jī)械和電力方面建立了一個(gè)直流電機(jī)模型。中也包括一個(gè)直流電機(jī)塊在中。這個(gè)塊在直流電機(jī)位置： 建模部分應(yīng)用。物理參數(shù)現(xiàn)在被設(shè)置。輸入如下命令在 中。J=0.01;b=0.1：K=0.01;R=1：L=0.5：這些值與物理設(shè)置的部分的一樣。你可以保存這些原件在一個(gè)子系統(tǒng)中。選擇所有的塊，然后選擇編輯菜單中的創(chuàng)建子系統(tǒng)。你可以改變你的子系統(tǒng)的顏色，通過又擊框圖，在出來的菜單中選擇

為了仿真系統(tǒng)的響應(yīng)，需要添加傳感器快到模型中來仿真模各種物理參數(shù)的測(cè)量。更進(jìn)一_-Lt. 斗勻少，rfn夕"寸模塊與模塊相聯(lián)系，因?yàn)樾盘?hào)代表有單位的物理量，然而 信號(hào)是無量綱數(shù)。添加如下模塊到你的模型?！瞿K在c■模塊在c?兩個(gè)模塊和一^個(gè)。模塊在■模塊在0■塊h■模塊在。?三個(gè)模塊 一^個(gè)模塊在PS-SimulinkConverter1Solv-EfPS-SimulinkConverter1Solv-EfConfigurstiDnU/MechanicsIRstatisn日IRefEJEncs你可以在系統(tǒng)里保存這些原件，一個(gè)輸入三個(gè)輸出。選擇所有的塊并在 菜單中選擇 S同樣你可以標(biāo)示這個(gè)系統(tǒng)和信號(hào)，如下圖所示。GZ>GZ>VoltsgE如果你想運(yùn)行一下上面建立的模型，并用它模擬和開發(fā)控制算法，你可能繼續(xù)需要學(xué)習(xí)直流電機(jī)速度： 控制。第九章 控制器設(shè)計(jì)從直流電機(jī)： 建模頁面我們得到了不同的 模型。我們現(xiàn)在將應(yīng)用這些模型模擬系統(tǒng)的相應(yīng)并設(shè)計(jì)不同的控制方法。1提取線性的模型導(dǎo)入一個(gè)線性模型可以從 中提取倒入 的工作空間。這可以用命令 完成，也可以直接在 中完成。我們用第一準(zhǔn)則建立起的