数控工作台直线运动单元控制系统的建模与仿真分析2

2026/4/26 14:33:42

2)、伯德图

3)、奈奎斯特图

9

4)、尼柯尔斯图

5)、计算稳定裕度

10

分析:从matlab仿真得到的图线可知,该系统稳定,无超调,响应迅速,调节时间为0.05s左右,幅值和相位稳定裕度都非常大,符合系统设计的要求。

4、改变系统结构参数对系统性能的影响

(1)改变输入电压放大倍数 1)、

ApmApm 对系统性能的影响

变大:例如增大为原来的2倍 ,即取4.8,

开环系统的传递函数为:

G(s)?wm(s)Ua(s)?7?Cm?ApmLaJmS?(LaBm?JmRa)S?RaBm?CmCe0.3863?42

?1.51?10s?1.32?102s?0.0082

M文件原始代码如下:

num = [0.3863]; %传递函数分子 den = [1.51e-7,1.33e-4,0.0082]; %传递函数分母 sys = tf(num,den); %建立传递函数 figure(1); % 第1张图

step(sys,'g'); % 阶跃响应,时域图,图线显示为绿色 grid on; %网格线 figure(2); % 第2张图

margin(sys); %求系统的稳定裕度 grid on; %网格线

此时的阶跃响应如下:

稳定裕度计算图:

11

由上两图分析可知,当输入电压放大倍数增大时,系统的相应速度比之前快了,但是稳定裕度减小了,也就是在增加快速性的同时牺牲了稳定性。

2)、

Apm 减小:例如减小为1

开环系统的传递函数为:

G(s)?wm(s)Ua(s)?7?Cm?ApmLaJmS?(LaBm?JmRa)S?RaBm?CmCe0.0966?42

?1.51?10s?1.32?102s?0.0082

M文件原始代码如下:

num = [0.0966]; %传递函数分子 den = [1.51e-7,1.33e-4,0.0082]; %传递函数分母 sys = tf(num,den); %建立传递函数 figure(1); % 第1张图

step(sys,'g'); % 阶跃响应,时域图,图线显示为绿色 grid on; %网格线 figure(2); % 第2张图

margin(sys); %求系统的稳定裕度 grid on; %网格线

此时的阶跃响应图如下:

12


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