工程基础及控制 18

第三章控制系统的时域分析Lecture904August2026Whatwewilllearn?基于Matlab和Simulink的系统性能分析设计实例2of3004August2026基于Matlab和Simulink的系统性能分析3of3004August2026目标:阶跃响应脉冲响应基于Matlab和Simulink的系统性能分析4of3004August2026基于Matlab和Simulink的系统性能分析5of3004August2026基于Matlab和Simulink的系统性能分析6of3004August2026基于Matlab和Simulink的系统性能分析7of3004August2026基于Matlab和Simulink的系统性能分析8of3004August2026基于Matlab和Simulink的系统性能分析9of3004August2026给定:

K=1,

=0.1,目标:

利用lsim函数求取闭环系统对斜坡输入的响应基于Matlab和Simulink的系统性能分析10of3004August2026基于Matlab和Simulink的系统性能分析11of3004August2026基于Matlab和Simulink的系统性能分析12of3004August2026基于Simulink的飞机侧倾控制控制系统应使飞机倾斜角保持在零度附近，并在存在不可预测的外部干扰时保持机翼水平方向。13of3004August2026K=0.16基于Simulink的飞机侧倾控制14of3004August2026基于Simulink的飞机侧倾控制15of3004August2026基于Simulink的飞机侧倾控制16of3004August2026基于Simulink的飞机侧倾控制17of3004August2026基于Simulink的飞机侧倾控制18of3004August2026基于Simulink的飞机侧倾控制19of3004August2026基于Simulink的飞机侧倾控制20of3004August2026磁盘驱动器读取系统考虑电机和机械臂的二阶模型（该模型忽略了线圈电感的影响）21of3004August2026

目标:

在满足下列条件的前提下，实现对阶跃输入的最快响应限制响应的超调量和振荡减少干扰对读头输出位置的影响磁盘驱动器读取系统22of3004August2026瞬态响应指标性能度量期望值最大超调量<5%调整时间<250ms(2%criterion)单位阶跃扰动响应的最大值<磁盘驱动器读取系统23of3004August2026解:磁盘驱动器读取系统24of3004August2026Ka2030406080Mp01.2%4.3%10.8%16.3%ts0.550.400.400.400.40

10.820.7070.580.50单位阶跃扰动响应的最大值-0.01-0.0066-0.0052-0.0037-0.0029阶跃响应磁盘驱动器读取系统25of3004August2026对于这个系统，最好的折衷方案是Ka=40。然而，这种折衷方案并不符合所有的指标要求。重新配置系统。添加速度反馈传感器。磁盘驱动器读取系统26of3004August2026为了保证系统稳定，(Ka，K1)应满足4+KaK1-Ka/1020>0

，

Ka>0.

当

K1=0.05，Ka=100时，系统的阶跃响应如图所示。磁盘驱动器读取系统27of3004August2026性能度量期望值实际值MP<5%0%调整时间(2%)<250ms260ms单位阶跃扰动响应的最大值<510-3210-3磁盘驱动器系统性能分析为了获得所需的250毫秒的稳定时间，需要对K1进行一些迭代磁盘驱动器读取系统28of3004August