自动控制课程设计

2026/1/12 13:59:00

subplot(2,1,2)

nyquist(num,den) z=roots(num); p=roots(den); za=[z;-8.9854]; pa=[p;-90.3965]; k=985.9155; sys=zpk(za,pa,k); figure subplot(2,1,1) bode(sys) subplot(2,1,2) nyquist(sys) figure

sysc=sys/(1+sys); t=0:0.005:5; impulse(sysc,t)

图6.4添加控制器后的直线一级倒立摆Bode 图和Nyquist图(一阶控制器)

得到系统的单位阶跃响应如下:

图6.5利用频率响应方法校正后系统的单位阶跃响应(一阶控制器)

由以上分析可知,对于添加校正控制器Gc(s)后的直线一级倒立摆,从图6.4中可以看出,系统具有要求的相角裕度和幅值裕度,曲线绕一1点逆时针一圈,因此校正后的系统稳定。由图6.5可以看出,系统在遇到干扰后,在1秒内可以达到新的平衡。

(7)在MATLAB Simulink 下对系统进行仿真。

设置校正器参数:

点击黑色三角形得到以下仿真结果:

(8)可以看出,系统存在一定的稳态误差,为使系统获得快速响应特性,又可以得到良好的静态精度,我们采用滞后-超前校正(通过应用滞后-超前校正,低频增益增大,稳态精度提高,又可以增加系统的带宽和稳定性裕量),设滞后-超前控制器为:

(s?1T1)(s?1T21) Gc(s)?Kc(s??T!

))(s??T2(9)设控制器为:

(s?GC(s)?Kc(s?1T1)(s?1T21)?980?)s?8.9854s?90.3965?T!?s?2s?0.1988

)(s??T2可以得到静态误差系数:

Kp?limGc(s)G(s)s?0 ?lim980?s?0s?8.9854s?90.3965?s?2s?0.1988?0.027250.0102125s?0.267052

?100.6比超前校正提高了很多,因为-2零点和-0.1988 极点比较接近,所以对相角裕度影响等不是很大,滞后-超前校正后的系统Bode 图和奈魁斯特图如下所示:

图6.6利用频率响应方法校正后的Bode 图和Nyquist 图(二阶控制器)

设“Controller2”为:


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