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1所示。由于电流闭环传递函数是一阶惯性环节，在s=0时的增益为0dB，所以其稳态误差为0。同时我们在伯德图上看到系统-3dB的带宽是564rad/s，可以看出该控制器的设计满足“稳，准，快”这三项要求。图1.11电流环闭环频率特性曲线1.1.4速率控制器设计通常情况下，我们取速率环带宽ωcv=30Hz=188.4rad/s。则速率控制器所在的速率环的结构框图如图图1.12速率环传递函数结构框图为了提升系统的快速性，同时减小速率环的误差，所以我们仍采用PI控制器，即：G其中：KvTv由图3-15，我们可以得到速率环控制系统的开环传递函数是：Gv其中，KmJ=0.9kg∙m由于电流环的闭环传函GiqcsG由于Gv0JKPI控制器的转折频率需要满足：ω所以我们可以取ωpiT由此，我们得到速率环的控制器是：G速率环开环传递函数是：G速率环闭环传递函数是：G1.1.5位置控制器设计电流环和速率环的完成可以对系统控制提供一定程度上的帮助，但还需对系统的位置信息进行调整控制。于是我们设计整个位置环也是一个单位负反馈系统，其结构框图如图1.13。图1.13位置环结构框图为了便于设计控制器，需要把速率环的闭环传递函数化为如下形式：G则此时位置环的被控对象是：G此时采用串联校正的方法设计位置环控制器。则得到期望的传递函数是：G于是，得到位置环控制器是G1.1.6PID控制策略仿真验证在系统的控制器设计完成之后，应对其进行仿真，验证算法的控制性能。本文通过MATLAB/Simulink工具来进行仿真实验。在转台实物控制当中，控制的实质就是在每一个采样时间内进行对给出的位置阶跃信号的跟踪，所以，我们先设定输入是1°幅值的阶跃信号，模拟实际转台的情况。PID控制的阶跃响应曲线和响应误差曲线如图1.14，1.15所示。图1.14PID控制的阶跃响应曲线图1.15PID控制的阶跃响应误差曲线由图1.14可知，系统超调量为4％，调整时间是0.05s，控制效果良好。为了检测PID控制的位置跟踪能力，输入峰值是1°频率分别为5Hz和10Hz的正弦波信号，观察系统的响应状况。如图1.16，1.17，1.18，1.19所示。图1.165Hz时PID位置跟踪曲线图1.175Hz时PID位置误差曲线由图1.16和1.17，当输入5Hz的正弦波时，PID能够快速准确的跟踪输入曲线，位置跟踪误差大约是0.01°，约大于1％图1.1810Hz时的PID位置跟踪曲线图1.1910Hz时的PID位置误差曲线由图1.18和1.19知，当输入频率变大时，系统响应误差开始变大，跟踪误差大于0.02°，误差率大于2％，控制效果变差。为了检验PID控制方法的系统抗干扰能力，我们选择10Hz的正弦波输入，同时对系统施加一个幅值为0.3°，20Hz的正弦力矩干扰。加入干扰后的PID响应曲线和误差曲线如图1.20和1.21所示。图1.20加入干扰后的PID响应曲线图1.21加入干扰后的PID误差曲线由图1.20和

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