Документация

Модель объекта управления и требования

Передаточная функция объекта двигателя постоянного тока, как описано в Примере SISO: двигатель постоянного тока:

В данном примере конструктивные требования:

Открытый Control System Designer

В командной строке MATLAB^® создайте модель передаточной функции объекта и откройте Control System Designer в Предвещать настройке Редактора.

G = tf(1.5,[1 14 40.02]);
controlSystemDesigner('bode',G);

Приложение открывает и импортирует G как модель объекта управления для архитектуры управления по умолчанию, Configuration 1.

В приложении, следующих открытых графиках отклика:

Чтобы просмотреть частотную характеристику разомкнутого контура и переходной процесс с обратной связью одновременно, на вкладке Views, нажимают Left/Right.

Отображения приложения Bode Editor и Step Response строят рядом друг с другом.

Настройте пропускную способность

Поскольку проект требует времени нарастания меньше чем 0,5 секунды, установите частоту среза DC разомкнутого контура приблизительно на 3 рад/с. К приближению первого порядка эта частота среза соответствует постоянной времени 0,33 секунд.

Чтобы сделать перекрестное соединение легче видеть, включите сетку графика. Щелкните правой кнопкой по области построения Bode Editor и выберите Grid. Приложение добавляет сетку в Предвещать графики отклика.

Чтобы настроить частоту среза увеличивают усиление компенсатора. В графике Bode Editor, в графике отклика Magnitude, перетаскивают ответ вверх. Выполнение так увеличивает усиление компенсатора.

Когда вы перетаскиваете график величины, приложение вычисляет усиление компенсатора и обновляет графики отклика.

Перетащите ответ величины вверх, пока частота среза не составит приблизительно 3 рад/с.

Просмотрите характеристики переходного процесса

Чтобы добавить время нарастания в график Step Response, щелкните правой кнопкой по области построения и выберите Characteristics> Rise Time.

Чтобы просмотреть время нарастания, переместите курсор через индикатор времени нарастания.

Время нарастания составляет приблизительно 0,23 секунды, который удовлетворяет конструктивным требованиям.

Точно так же, чтобы добавить максимальную чувствительность в график Step Response, щелкните правой кнопкой по области построения и выберите Characteristics> Peak Response.

Пиковое перерегулирование составляет приблизительно 3,5%.

Добавьте интегратор в компенсатор

Чтобы удовлетворить 5%-е установившееся ошибочное требование, устраните установившуюся ошибку из переходного процесса с обратной связью путем добавления интегратора в компенсатор. В Bode Editor щелкают правой кнопкой по области построения и выбирают Add Pole/Zero> Integrator.

Добавление интегратора производит нулевую установившуюся ошибку. Однако изменение динамики компенсатора также изменяют частоту среза, увеличение времени нарастания. Чтобы уменьшать время нарастания, увеличьте частоту среза приблизительно до 3 рад/с.

Настройте усиление компенсатора

Чтобы возвратить частоту среза приблизительно в 3 рад/с, увеличьте усиление компенсатора далее. Щелкните правой кнопкой по области построения Bode Editor и выберите Edit Compensator.

В диалоговом окне Compensator Editor, в разделе Compensator, задают усиление 99, и нажмите Enter.

Графики отклика обновляются автоматически.

Время нарастания составляет приблизительно 0,4 секунды, который удовлетворяет конструктивным требованиям. Однако пиковое перерегулирование составляет приблизительно 32%. Компенсатор, состоящий из усиления и интегратора, не достаточен, чтобы соответствовать конструктивным требованиям. Поэтому компенсатор требует дополнительной динамики.

Добавьте ведущую сеть в компенсатор

В Bode Editor рассмотрите запас по амплитуде и запас по фазе для текущего проекта компенсатора. Проект требует запаса по амплитуде, больше, чем 20 дБ и запаса по фазе, больше, чем 40 градусов. Текущий проект не удовлетворяет ни одно из этих требований.

Чтобы увеличить запасы устойчивости, добавьте ведущую сеть в компенсатор.

В Bode Editor щелкните правой кнопкой и выберите Add Pole/Zero> Lead.

Чтобы задать местоположение ведущего сетевого полюса, нажмите на ответ величины. Приложение добавляет действительный полюс (красный X) и действительный нуль (красный O) к компенсатору и к графику Bode Editor.

В Bode Editor перетащите полюс и нуль, чтобы изменить их местоположения. Когда вы перетаскиваете их, обновления приложения полюс/нулевые значения, и обновляет графики отклика.

Чтобы уменьшить величину полюса или обнулить, перетащите его влево. Поскольку полюс и нуль находятся на отрицательной вещественной оси, перетаскивание их к левому перемещает их более близкий началу координат в комплексную плоскость.

Как первоначальная оценка, перетащите нуль к местоположению вокруг -7 и полюс к местоположению вокруг -11.

Запас по фазе соответствует конструктивным требованиям; однако, запас по амплитуде является все еще слишком низким.

Отредактируйте ведущий сетевой полюс и нуль

Чтобы улучшать производительность контроллера, настройте ведущие сетевые параметры.

В диалоговом окне Compensator Editor, в разделе Dynamics, кликают по строке Lead.

В разделе Edit Selected Dynamics, в текстовом поле Real Zero, задают местоположение -4.3, и нажмите Enter. Это значение около самого медленного (крайнего левого) полюса объекта двигателя постоянного тока.

В текстовом поле Real Pole задайте значение -28, и нажмите Enter.

Когда вы изменяете вывод, сетевые параметры, Compensator и графики отклика обновляются автоматически.

В приложении, в Bode Editor, запасе по амплитуде 20.5 только соответствует конструктивным требованиям.

Чтобы добавить робастность в систему, в диалоговом окне Compensator Editor, уменьшают усиление компенсатора к 84.5, и нажмите Enter. Запас по амплитуде увеличивается до 21.8, и обновление графиков отклика.

В Control System Designer, в графиках отклика, сравнивают производительность системы с конструктивными требованиями. Характеристики производительности системы:

Отклик системы соответствует всем конструктивным требованиям.