matlab實(shí)驗(yàn)九控制系統(tǒng)的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：其對(duì)數(shù)頻率特性如圖 9-1所示，參數(shù)表征滯后校正的強(qiáng)度。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c,從Bode圖上求出試選的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

2、低c,就適當(dāng)重選較低的c ；(3)從圖上求出系統(tǒng)固有部分在c點(diǎn)的開環(huán)增益Lg ( c)。如果Lg( c)>0令Lg ( c)二20lg ,求出 ，就是滯后校正的強(qiáng)度，如果 Lg ( c)0,則無須校正，且可將開環(huán)比 例系數(shù)提高。1111(4)選擇 2 () C ,進(jìn)而確7E1 。T 510T(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：系統(tǒng)的相位裕度丫400系統(tǒng)的開環(huán)比例系數(shù) K= 5

3、 S-1截止頻率為 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。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;den=sope.den1;na=polyval(num,j*wc);da=polyval(den,j*

4、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：系統(tǒng)的相位裕度丫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

5、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。滯后：5 s + 192.85 s + 1k0=20;n1=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*log1

6、0(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;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：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)KV 30s 1；(1)系統(tǒng)校正后剪切頻率3c 2.3s1;(3)系統(tǒng)斜校正后相角裕度丫4

7、00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。clear%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=abs(g);h=20*log10(g1);beta=10A(h/20);t=10/wc;bt=beta*t;gc=tf(t,