由M?r2(t)KIKT可知减速阶段的输入电压r2(t)??3.6V; 第三阶段串联超前校正:
给定一个预期的目标,输入的电压r3(t)?0.83?6?4.98V; 采用跟轨迹校正:
第一步,确定期望主导极点位置:
???由题目给出的超调量不超过15%,即?%?e1??2?100%?15% 得
??0.517 取??2,由ts?4?1.5
??n可得 ??n?2.667
选择期望主导极点为:?1,?2??2.7?j3.6 取?=0.6 ?n=4.5
第二步,确定超前网络的零点:
为了方便角度的计算现在选择超前网络的零点直接位于期望主导极点的下方,取s??z??2.7
第三步,确定超前网络的极点:
为了让期望的主导极点位于校正后根轨迹上,超前网络的极点?p应产生一个相角?p,使得在期望的主导极点处满足根轨迹的相角条件,即
90?2*127??00??180 p0于是?p?160
在s平面上,通过期望主导极点做一条直线,使其与实轴正方向的夹角为
,则该直线与实轴的交点s=-15.25就是超前网络的极点,-p=-15.25.
98?40ss2(1?15.25s)
?p?160G(s)?G0(s)Gc(s)?跟轨迹曲线必须满足幅值条件,对增益进行调整取K=0.0007。 经过校验,画出Bode图和系统响应曲线后满足条件 4、已设计好的系统的性能指标:
ts?1.5s,?%?15%
四 整个控制系统的Simulink仿真结构图:
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五 系统响应曲线:
六 系统开环控制的Bode图:
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上述方案的效果并不理想振荡比较大可能使杯子破裂,先采取PID校正,PID校正可以很好的较快系统的响应并且增强系统的稳定性。
方案三:
同方案二的第一步和第二步可以得到系统加速阶段的输入电压和减速阶段的输入电压以及预期位置的调节电压。
根据第二个方案取Wn和?分别为6.2和0.6.对系统的闭环系统进行降解取两个主导极点,得到二阶系统对应求得
建立如下的仿真模型
KP?0.059,KI?0.345,KD?0.01
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响应曲线如下:
系统的伯德图如下:
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Bode Diagram200150Magnitude (dB)Phase (deg)100500-50-180-225-270-315-36010-110010Frequency (rad/sec)1102七 实习心得:
经过一周的实习,我们对Matlab软件从一开始的一无所知,到现在的初步了解,并能够运用Simulink来仿真方块结构图了。在实习之前,经过老师上课时的讲解,对于自控系统的校正,其实还处于一个套用阶段,感觉该这么做就这么做,也不是很清楚原因。实验时我们一开始用超前相位校正,算出的各项系数都特别的小,进行仿真时发现结果偏差特别大;于是我们开始尝试用根轨迹校正,通过计算得出所需的控制系统传递函数,但发现稳定的结果不满足要求。通过调整增益,以使幅值能够满足要求,并通过调整控制系统零点位置,调节调整时间,使其满足要求。但听老师说根轨迹校正不如PD和PID校正,于是后来我们又尝试了另外两种方法。通过比较发现PID校正效果最好。当然在实习过程中也遇到了很多不懂得问题,要不断翻书查阅,而且理论有时候很繁琐,理论计算的数值大部分时候不能符合我们的要求,但我们发现有时只要估计一下大概范围,然后用Matlab去尝试几次,即方便简单,又能节省时间。
这次实习让我们收获很大,使我们对这几种校正都有了一定的了解,初步学会了Matlab软件的使用,懂得了怎样把理论与实际相结合。在实习中发现实践真的很重要,它可以使我们在理论的基础上理解更深的一层!所以在以后的学习中,我们要更加努力的学习理论知识,同时注意与实际应用相结合,并进一步学习使用Matlab软件。最后感谢老师对我们的讲解和帮助。
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