控制理论与应用
大作业
学 部： 运载工程与力学学部 学 院： 汽车工程学院 班 级： 运英1301 学生姓名：盛鑫
学 号：201373028
大连理工大学
Dalian University of Technology
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作业题目：
某直流电机转速控制系统如下图所示，其中电机电枢传递函数中的参数K为你学号的最后两位数字。试按以下要求完成设计与分析，可团队完成，亦可单独完成，团队成员不超过三人。
直流电机转速控制系统
1. 写出被控对象的传递函数。
2. 设计PID控制器，分析控制器参数调节对单位阶跃响应的影响。 3. 在实际工程应用中，常常需要对控制器的输出进行限幅，请对限幅前后的系统性能进行对比分析，并举例分析限幅的必要性。 4. 目前有多种改进的PID控制算法，请调研其中一种，并介绍其特点。 5. 请结合自动控制系统的基本性能要求、各性能要求之间的关系或自动控制的基本原理，从以下几个方面中选取一个主题谈谈本门课程学习对你的影响：（1）自动控制理念对社会、健康、安全、法律或文化的影响；（2）对你未来的研究、实践、应遵守的工程职业道德和规范、或应履行的责任的影响。
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参加人员姓名 班级 盛鑫 运英1302
学号 201373028 主要负责模块 全部 得分 1. 写出被控对象的传递函数。 我的学号是201373028，K=28；
被控对象的主要环节由G1~G4组成，其传递函数为： 通过matlab编写：
s=tf('s'); K=28;
G1=K/(s+K); G2=13.33/s;
G12=feedback(G1*G2,1); G3=26347/(s+599); G4=5.2;
G=G12*G3*G4 G =
5.114e07 -------------------------------------
s^3 + 627 s^2 + 1.715e04 s + 2.236e05
2. 设计PID控制器，分析控制器参数调节对单位阶跃响应的影响。
单位阶跃输入下，系统的期望输出为1/H(s)=1/0.0118=84.7458。
(1) 首先采用比例控制，令Kp分别取4、5、6、7、8，且Ti→∞，Td=0时，绘制系统的阶跃响应曲线： s=tf('s'); K=28;
G1=K/(s+K); G2=13.33/s;
G12=feedback(G1*G2,1); G3=26347/(s+599); G4=5.2; G=G12*G3*G4 for Kp=4:8
Gc=feedback(Kp*G,0.0118); step(Gc); hold on;
3
end
legend('Kp=2','Kp=3','Kp=4','Kp=5','Kp=6'); hold off;
Kp调节对单位阶跃响应的影响
由图中可以看出，随着比例系数Kp的增加，超调量增大，系统响应速度加快，同时稳态误差减小。随着Kp的继续增加，会使系统不稳定。
Kp继续增大系统响应
4
(2) 采用PI控制，固定比例系数Kp=3，令Ti取0.03, 0.05, 0.07时，绘制该系统的阶跃响应曲线：
s=tf('s'); K=28
G1=K/(s+K); G2=13.33/s;
G12=feedback(G1*G2,1); G3=26347/(s+599); G4=5.2; G=G12*G3*G4; Kp=1;
for Ti=0.05:0.02:0.09
PIGc=tf(Kp*[Ti 1],[Ti 0]); %PI控制器传递函数 Gc=feedback(PIGc*G,0.0118); step(Gc); hold on; end
legend('Ti=0.05','Ti=0.07','Ti=0.09'); hold off;
Ti调节对单位阶
跃响应的影响
随着积分时间常数Ti的增加，积分作用就越弱。由图中可以看出，引入积
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