第章 控制系统的设计仿真

第14章控制系统的设计仿真在现代机电一体化产品中，自动控制技术起着越来越重要的作用。控制系统的设计仿真是保证自动控制技术指标的重要手段。随着计算机的不断发展，MATLAB以其强有力的系统仿真功能，成为控制系统设计仿真不可或缺的工具。本章主要介绍控制系统设计中的控制系统校正环节，并分别介绍了校正器原理，控制系统校正器设计及仿真，控制系统校正器设计图形显示等内容，最后给出了综合应用实例。14.1控制系统校正器原理控制系统的校正是控制系统设计的必要环节，校正方法是在系统中加入一些参数可以调节的环节或装置（校正环节或装置），以使系统特性发生变化，从而满足给定的各项性能指标。校正方法主要包括串联校正、反馈校正和复合校正等。14.1.1串联校正 串联校正是指，以满足稳态误差、开环系统截止频率和相交裕度等要求为出发点，将校正器与控制系统的不可变部分串联起来，通过对校正器的设计，实现完善控制系统性能的校正方法。其特点是校正器与系统不可变部分是采用串联的关系进行相连。14.1.2反馈校正在系统的校正过程中，除了串联校正方式外，还有一种类型叫做反馈校正的校正。通过反馈校正也可以改善控制系统性能。反馈校正也是一种比较常用的校正方法。系统采用该校正方法后，不仅可以得到与串联校正相同的校正结果，还可以改善系统的某些特殊功能。反馈校正控制系统如图14.2所示，图中为反馈校正器。14.1.3复合校正复合校正是指，采用将前馈控制和反馈控制有机的结合起来的校正方法。串联校正和反馈校正是控制系统工程中常见的两种校正方法，在一定程度上可以使已校正系统满足给定的性能指标要求。然而对于控制系统中存在强扰动，特别是低频扰动，或者系统的稳态精度和相应速度要求很高的情况，一般的串联校正和反馈校正方法都无法满足要求。而在工程实践中，有着这样高要求的控制系统的应用非常广泛，采用复合控制校正的方法可以很好地满足要求。14.2控制系统校正器设计和仿真在设计控制系统的过程中，为了使控制系统能够满足一定的性能指标，常常引入一些被称之为校正装置附加装置。校正装置设计的好坏将直接影响控制系统的稳定性、收敛性、精确性以及灵活性。设计校正器装置不仅要满足理论模型要求，还需要遵循一些原则14.2.1超前校正设计 超前校正设主要有两种方法。即基于频率响应的超前校正设计方法和基于根轨迹的超前校正设计方法。两种方法在MATLAB中都能够很好的得到支持，本章中主要介绍针对基于频率响应的校正设计方法。14.2.2滞后校正设计1.基于频率响应的滞后校正设计的过程2.滞后校正在MATLAB中实例14.2.3滞后–超前校正设计1.基于频率响应的滞后-超前校正设计过程2.滞后–超前校正使用MATLAB的实例14股.2隶.4推PI付D校正冒器1.什么陈是PI赛D校正狸器2.翅P搞ID控制问器在MA筹TL采AB中的窜实现14君.3基于VC涂++和MA仗TL短AB的控棋制系扇统校贺正器瓜设计本节区给出棍利用VC都++和MA侍TL质AB的在家控制军系统恋校正针器设胁计中鬼的应徐用的循实例凶，控化制系纷统模京型输袋入、膨校正哥器参泼数设扑定以砌及分脸析输帆入界裳面使床用VC爹++软件狠进行惠设计先，控馅制系乎统的蹈模型洒构建懒和分济析则向由VC久++调用MA劈燕TL案AB完成枝。14恒.3脚.1控制维系统染校正观器的渔实现窗方式1.依V盯C+足+和MA践TL睁AB混合凡编程俘在控杂制系酬统中泊应用累的连吊接方妨法2.跨V糖C+类+和MA勺TL胖AB混合给编程岭在控吩制系糟统中匹混合膝编程胆原则14叙.3给.2控制豪系统牢分析沙界面愿设计（1）新淋建一艰个MF恩CAp越pW冰iz誓ar丹d(搭ex淘e)项目劫，并共命名耗为te锅st隆01；在甘弹出欺对话眯框中岔选择Si牛ng蔬le厨d骨oc害um肥en煌t选项船完成袖新建宰。（2）进掩入VC错++的界许面设漆计环拾境，原在界若面设都计环唯境的Me澡nu（菜阶单）敏界面哄设置值的主钢菜单软中分绸别添旋加“叉滞后击校正合”、无“超播前校堪正”谜、“浑超前—滞后股校正夺”、脸“PI烛D校正译”四园个菜永单项烂，如醋图5.赢21所示补。14部.3疾.3代码兆实现控制拣系统文校正喉器的增设计描按照满其校瞎正方绪法分贝为超陶前校悄正、黑滞后肉校正镰、超径前—滞后芽校正啄以及PI恳D校正补器设贵计。刑本例套处理屈包含13章中佳控制讽系统牌的输多入输滤出以拢及单寻位阶峰跃响塑应分暂析以平外，贤还包谅含控跑制系君统校呼正器松各个蹦主要洲参数色的设扭置