《机电系统动态仿真》实验指导书2010版
机电一体化系统仿真实验报告
机电一体化系统仿真实验报告一、实验目标本实验的目标是通过仿真模拟机电一体化系统，验证系统的工作原理和性能参数，探究机电一体化系统在不同工况下的响应特性。
二、实验原理机电一体化系统是由机械部分和电气部分组成的，其中机械部分包括传动装置、力传感器和负载，电气部分包括控制器和电机。
在机电一体化系统中，电机通过控制器产生驱动信号，控制负载的转动。
力传感器用于测量负载的转动产生的力，并反馈给控制器。
三、实验步骤1.搭建仿真模型：根据实验要求，选择合适的仿真软件，搭建机电一体化系统的仿真模型。
通过连接电机、控制器、传动装置、力传感器和负载，构建完整的系统。
2.设置参数：根据实验设定的工况，设置系统的参数。
包括电机的转速、传动装置的传动比、负载的转动惯量和滑动摩擦系数等。
3.运行仿真：对系统进行仿真运行，记录电机的转速、负载的转动惯量、力传感器的输出力以及电机的功率消耗等参数。
4.分析结果：根据仿真结果，分析系统在不同工况下的响应特性。
可以通过绘制曲线图或制作动画来观察系统的运动轨迹和力的变化情况。
五、实验结果与讨论根据实验设置的参数，在不同转速和负载惯量下进行了多组仿真实验，并记录了系统的各项参数。
1.转速与力的关系：随着电机转速的增加，负载的输出力也随之增加，但是增幅逐渐减小。
当转速达到一定值后，输出力和转速的关系呈现饱和状态。
2.负载惯量与转速的关系：在给定转速范围内，随着负载惯量的增加，电机的转速逐渐降低。
这是因为负载惯量增加会增加系统的惯性，降低了电机的响应速度。
3.功率消耗的变化：随着转速和负载惯量的增加，电机的功率消耗呈现增加的趋势。
这是因为转速和负载惯量的增加会增加电机的负载，使其需要输出更大的功率来维持转速。
四、实验总结通过此次实验，我们深入了解了机电一体化系统的工作原理和性能特点。
在不同工况下，电机的转速、负载的力输出、功率消耗等参数都有相应的变化。
通过仿真实验，我们可以准确地预测系统在不同工况下的性能表现，为设计和优化机电一体化系统提供了依据。
《机电系统建模与仿真》实验指导书(研究生)
《机电系统建模与仿真》实验指导书王红茹编写适用专业：机械工程________________________江苏科技大学机械工程学院2015年11月实验一：多闭环直流伺服系统仿真分析实验学时：2 实验类型：综合实验要求：必修 一、实验目的1. 掌握运用MATLAB/Simulink 进行多闭环伺服控制系统仿真分析的方法。
二、实验内容及原理主要针对工程领域常用的自动控制系统－－双闭环控制系统进行建模与仿真实验，并对其原理进行详细介绍。
采用PI 控制器的转速负反馈单闭环调速系统能在系统稳定的前提下实现转速无静差，但不能满足调速系统对动态性能要求较高时的场合，且对扰动的抑制能力也较差。
双闭环调速系统是在单闭环调速的基础上，将转速和电流分开控制，分别设计转速、电流两个控制器，且转速控制器的输出作为电流控制器（内环）的给定输入，从而形成转速、电流双闭环控制。
这种双闭环调速系统是直流调速的一种典型形式。
以双闭环V-M 调速系统为例，介绍运用MATLAB/Simulink 进行双闭环控制系统动态分析的方法。
双闭环V-M 调速系统的结构如图1.1所示。
图中，直流电机参数：kW P nom 10=，V U nom 220=，A I nom 5.53=，min /1500r n nom =，电枢电阻Ω=31.0a R ，系统主电路总电阻Ω=4.0R ，电枢回路电磁时间常数s T a 0128.0=，机电时间常数s T m 042.0=；三相桥平均失控时间s T s 00167.0=，触发器放大系数30=s K ； 电流反馈系数A V K i /072.0=，电流环滤波时间常数s T oi 002.0=；转速反馈系数r V K t min/0067.0⋅=，转速环滤波时间常数s T on 01.0=。
①电流环、转速环选型原则。
电流环的重要作用是保持电枢电流在动态过程中不超过允许值，且突加控制作用时超调量越小越好。
电流环的控制对象是双惯性型的，两个惯性时间常数之比为1049.3002.000167.00128.0<=+=+oi s a T T T 。
机电系统动态仿真-基于MATLABSimulink课程设计
机电系统动态仿真-基于MATLAB Simulink课程设计简介机电系统是由电气、机械及控制部分组成的复杂系统。
动态仿真是一种研究系统行为的方法，可以帮助我们更好地理解系统的运行原理。
本课程设计旨在介绍机电系统动态仿真的基本原理和方法，并使用MATLAB Simulink软件进行实践操作。
课程内容本课程设计包括以下几个部分：1. 机电系统简介介绍机电系统的组成部分、基本特性及其应用场景，旨在让学生对机电系统有一个全面的认识和了解。
2. MATLAB Simulink简介介绍MATLAB Simulink的基本使用方法，包括模块的添加、参数的设置和仿真结果的显示等。
3. 机电系统建模使用MATLAB Simulink软件对机电系统进行建模，包括机械部分、电气部分及控制部分等。
4. 系统仿真利用所建立的机电系统模型进行系统仿真，包括控制器输出、系统响应等结果分析。
5. 结果分析对仿真结果进行对比分析，分析不同参数条件下系统的运行情况，找出系统的优化方案。
实践操作为了让学生更好地掌握机电系统动态仿真的基本原理和方法，本课程设计还包括以下的实践操作：1. 模型建立使用MATLAB Simulink工具箱，建立一个简单的机电系统模型。
2. 参数设置调整模型内参数，观察系统响应情况。
3. 仿真并分析结果执行仿真操作，对仿真结果进行分析，并尝试不同参数条件下系统的运行情况。
4. 优化方案结合分析结果，提出相应的优化方案，并重新设置参数进行仿真。
5. 实验报告整理实验数据、结果和分析，撰写实验报告。
实验环境本课程设计使用的软件工具为MATLAB Simulink，需要学生提前安装并掌握基本使用方法。
课程收获通过本课程的学习和实践操作，学生能够初步掌握机电系统动态仿真的基本原理和方法，了解MATLAB Simulink的基本使用方法，从而更好地理解机电系统的运行原理和优化方案。
同时，学生能够提高实际操作能力，加强分析和解决问题的能力。
电机与拖动实验指导书(2010版)
一绪论1、DDSZ-1型电机及电气技术实验装置交直流电源操作说明实验中开启及关闭电源都在控制屏上操作。
开启三相交流电源的步骤为：1）开启电源前。
要检查控制屏下面“直流电机电源”的“电枢电源”开关（右下角）及“励磁电源”开关（左下角）都须在“关”断的位置。
控制屏左侧端面上安装的调压器旋钮必须在零位，即必须将它向逆时针方向旋转到底。
2）检查无误后开启“电源总开关”，“关”按钮指示灯亮，表示实验装置的进线接到电源，但还不能输出电压。
此时在电源输出端进行实验电路接线操作是安全的。
3）按下“开”按钮，“开”按钮指示灯亮，表示三相交流调压电源输出插孔U、V、W 及N上已接电。
实验电路所需的不同大小的交流电压，都可适当旋转调压器旋钮用导线从这三相四线制插孔中取得。
输出线电压为0-450V（可调）并可由控制屏上方的三只交流电压表指示。
当电压表下面左边的“指示切换”开关拨向“三相电网电压”时，它指示三相电网进线的线电压；当“指示切换”开关拨向“三相调压电压”时，它指示三相四线制插孔U、V、W和N输出端的线电压。
4）实验中如果需要改接线路，必须按下“关”按钮以切断交流电源，保证实验操作安全。
实验完毕，还需关断“电源总开关”，并将控制屏左侧端面上安装的调压器旋钮调回到零位。
将“直流电机电源”的“电枢电源”开关及“励磁电源”开关拨回到“关”断位置。
开启直流电机电源的操作：1）直流电源是由交流电源变换而来，开启“直流电机电源”，必须先完成开启交流电源，即开启“电源总开关”并按下“开”按钮。
2）在此之后，接通“励磁电源”开关，可获得约为220V、0.5A不可调的直流电压输出。
接通“电枢电源”开关，可获得40～230V、3A可调节的直流电压输出。
励磁电源电压及电枢电源电压都可由控制屏下方的1只直流电压表指示。
当将该电压表下方的“指示切换”开关拨向“电枢电压”时，指示电枢电源电压，当将它拨向“励磁电压”时，指示励磁电源电压。
但在电路上“励磁电源”与“电枢电源”，“直流电机电源”与“交流三相调压电源”都是经过三相多绕组变压器隔离的，可独立使用。
第4章机电系统动态性能的计算机仿真(OK)精品PPT课件
几何相似：根据相似原理把原来的实际系 统放大可缩小。如把12000吨水压机可用 1200吨或120吨水压机作其模型。万吨轮船 也要用缩小的模型来研究。
性能相似：构成模型的元素和原系统的不 同，但其性能相似。如：可用一个电气系 统来模拟热传导系统。在这个电气系统中 电容代表热容量，电阻代表热阻，电压代 表温差，电流代表热流。
Z传递函数
H (z)U Y((zz))a0b 1za 11 z 1 b nza nn zn
权序列
k
y(k)u(i)h(ki) i0
离散状态空间模型
x(k1)F(xk)G(uk)
y(k)x(k)
3、连续－离散混合模型
各个环节中有的空间为连续变量，而有 的环节的状态变量为离散变量
r(t) ＋ e(t)
传递函数
n 1
G(s)
Y(s) U(s)
cn j1s j
j0
n 1
a n js j
j0
权函数（脉冲函数）
y(t)0u()g(t)dt 状态空间描述 X AX Bu
y CX
2、离散时间模型
差分方程
a 0 y ( n k ) a 1 y ( n k 1 ) a n y ( k ) b 1 u ( n k 1 ) b n u ( k )
对系统进行研究、分析与设计的方法；
（1）直接在系统上进行实验 在要设计的系统上进行实验
（2）在模型上进行实验 对要设计的系统进行处理，根据其
中内含的各种自然规律（包括欧姆定律、 比例环节和惯性环节等）得到相关的控 制规律，即系统的数学模型来进行研究。
对要设计的系统进行一定比例的缩 放得到缩小或放大的物理模型。（古时 的建筑）
《机电系统建模与仿真》实验指导书
《机电系统建模与仿真》实验指导书江苏科技大学部门文件设备发?2006?08号关于规范课程实验指导书、学生实验报告的格式与基本内容要求的说明为提高实验教学运行质量，进一步加强综合性、设计性实验内涵建设，加强学生综合运用知识、创新精神与实践能力的培养，现对课程实验指导书和学生实验报告等实验教学文件提出如下规范要求，请各学院结合自身的实际情况，认真加以整改。
1．课程实验指导书以课程为单位，使用十六开纸和统一格式封面，并装订成册(封面格式见附件1)。
2．课程实验指导书第一页为封面，要求见附件1；第二页为前言，要求见附件2；第三页为目录；第四页开始为实验项目指导书，要求见附件3。
3．学生实验报告可以电子和书面两种形式提交，其中书面报告原则上使用现行“实验报告簿”(校园内有售)，内容要求见附件4，电子报告指导教师参照书面报告要求明确。
4．前言、实验项目指导书、学生实验报告的格式与基本内容要求(附件2、附件3和附件4)仅供参考，指导教师应根据各课程 1 和实验项目的具体情况，内容和格式上可以加以调整，突出“个性”。
5．原则上“镇江船舶学院“时期编印的指导书必须全面修订，即使内容完全不变的课程，形式上也要按本要求重新编印。
6、对于“华东船舶工业学院”时期编印且形式上符合上述要求的指导书，若其中个别实验项目不适应内涵要求需要修改、目前库存量较大的，其中修改的项目指导书以活页形式补充，不要求重新编印。
附：1．课程实验指导书封面格式2．课程实验指导书前言内容要求3．具体项目指导书格式与基本内容要求4．学生实验报告基本内容要求设备与实验管理处二○○六年五月九日 2 《机电系统建模与仿真》实验指导书王红茹编写适用专业：机械电子工程____________ ____________ 2011年11月江苏科技大学机械工程学院 3 前言《机电系统建模与仿真实验指导书》是为了配合《机电系统建模与仿真》课程教学、促进理论与实践相结合、提高教学质量而编写的。
机电系统动态性能的计算机仿真
4．机电系统动态性能的计算机仿真4．1 概述机电系统计算机仿真是目前对复杂机电系统进行分析的重要手段与方法。
在进行机电系统分析综合与设计工作过程中，除了需要进行理论分析外，还要对系统的特性进行实验研究。
系统性能指标与参数是否达到预期的要求？它的经济性能如何？这些都需要在系统设计中给出明确的结论。
对于那些在实际调试过程中存在很大风险或实验费用昂贵的系统，一般不允许对设计好的系统直接进行实验，然而没有经过实验研究是不能将设计好的系统直接放到生产实际中去的，因此就必须对其进行模拟实验研究。
当然在有些情况下可以构造一套物理模拟装置来进行实验，但这种方法十分费时而且费用又高，而在有的情况下物理模拟几乎是不可能的。
近年来随着计算机的迅速发展，采用计算机对机电系统进行数学仿真的方法已被人们采纳。
所谓机电系统计算机仿真就是以机电系统的数学模型为基础，借助计算机对机电系统的动静态过程进行实验研究。
这里讲的机电系统计算机仿真是指借助数字计算机实现对机电系统的仿真分析。
这种实验研究的特点是：将实际系统的运动规律用数学表达式加以描述，它通常是一组常微分方程或差分方程，然后利用计算机来求解这一数学模型，以达到对系统进行分析研究的目的。
对机电系统进行计算机仿真的基本过程包括：首先建立系统的数学模型，因为数学模型是系统仿真的基本依据，所以数学模型极为重要。
然后根据系统的数学模型建立相应的仿真模型，一般需要通过一定的算法或数值积分方法对原系统的数学模型进行离散化处理，从而建立起相应的仿真模型，这是进行机电系统仿真分析的关键步骤；最后根据系统的仿真模型编制相应的仿真程序，在计算机上进行仿真实验研究并对仿真结果加以分析。
机电系统计算机仿真的应用与发展已经过了近40年的历程，进入20世纪80年代以来，随着微型计算机技术以及软件技术的飞速发展与广泛应用，使得机电系统计算机仿真获得了实质性的发展，并使其走进广大的机电系统生产、设计、研究的第一线。
电力系统动模实验指导书
电力系统动模实验指导书.doc电力系统动模与自动化综合实验系统电力系统动模部分实验指导书信息科学与工程学院中南大学电力系统动模部分实验指导书I 目录第一章概述1 一、电力系统组成及作用1 二、电力系统自动化 1 三、发电机动模实验台概述 2 四、操作注意事项 6 第二章发电机组的开机停机过程与自动控制7 一、电路操作说明7 二、开机停机过程8 第三章发电机的自动准同期并列9 一、准同期控制的原理9 二、微机自动准同期控制器9 三、准同期并列实验11 第四章同步发电机励磁控制系统20 一、励磁系统与励磁调节原理20 二、励磁控制系统实验21 第五章电动机调速24 一、机组调速系统概述24 二、电动机调速实验25 电力系统动模部分实验指导书 1 第一章概述一、电力系统组成及作用图1-1 电力系统组成电力系统是由发电厂、输电网、配电网和电力用户组成的整体，是将一次能源转换成电能并输送和分配到用户的一个统一系统（如图1-1所示）。
输电网和配电网统称为电网，是电力系统的重要组成部分。
发电厂将一次能源转换成电能，经过电网将电能输送和分配到电力用户的用电设备，从而完成电能从生产到使用的整个过程。
电力系统还包括保证其安全可靠运行的继电保护装置、安全自动装置、调度自动化系统和电力通信等相应的辅助系统一般称为二次系统。
二、电力系统自动化电力系统是世界上最为复杂的人工系统之一，其安全、稳定、经济地运行是其它产业正常发展，乃至社会稳定的基础。
因此精确、有效的对电力系统进行控制是十分重要的。
为保持电力系统正常运行的稳定性和频率、电压的正常水平，系统应有足够的静态稳定储备和有功、无功备用容量，并有必要的调节手段。
在正常负荷波动和调节有功、无功潮流时，均不应发生自发振荡。
电力系统自动化的主要目的是采取各种措施使系统尽可能运行在正常运行状态。
在正常运行状态下，通过制定运行计划和运用计算机监控系统实时进行电力系统运行信息的收集和处理，在线安全监视和安全分析等，使系统处于最优的正常运行状态。
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实验一 MATLAB 基本操作一、实验目的:①通过上机实验操作,使学生熟悉 MA TLAB 实验环境,练习 MA TLAB 命令、m 文件,进行矩阵运算、图形绘制、数据处理。
②通过上机操作, 使得学生掌握 Matlab 变量的定义和特殊变量的含义,理解矩阵运算和数组运算的定义和规则。
③通过上机操作,使得学生掌握数据和函数的可视化,以及二维曲线、三维曲线、三维曲面的各种绘图指令。
二、实验原理与说明Matlab 是 Matrix 和 Laboratory 两词的缩写,是美国 Mathworks 公司推出的用于科学计算和图形处理的可编程软件,经历了基于 DOS 版和 Windows 版两个发展阶段。
三、实验设备与仪器:PC 电脑, Matlab7.0仿真软件四、实验内容、方法与步骤:数组运算与矩阵运算数组“除、乘方、转置”运算符前的“ . ”决不能省略,否则将按矩阵运算规则进行运算; 执行数组与数组之间的运算时, 参与运算的数组必须同维,运算所得的结果也与参与运算的数组同维。
A=[ 1 2 3; 4 5 6; 7 8 9];B=[-1 -2 -3; -4 -5 -6; -7 -8 -9];X=A.*BY=A*Bplot 用于二维曲线绘图,若格式为plot (X , Y , ’ s ’ ,其中 X 为列向量, Y 是与 X 等行的矩阵时,以 X 为横坐标,按 Y 的列数绘制多条曲线;若 X 为矩阵, Y 是向量时,以 Y 为纵坐标按 X 的列数(或行数绘制多条曲线。
参考程序如下:t=(0:pi/100:pi'y1=sin(t*[-1 1];y2=sin(t.*sin(9*t;plot(t,y1, 'r:', t, y2, 'b-.'axis([0 pi, -1, 1]title('Drawn byDong-yuan GE'程序运行界面如下:plot3用于三维曲线绘制,其使用格式与 plot 十分相似。
参考程序如下: t=0:0.02:2*pi;x=sin(t;y=cos(t;z=cos(2*t;plot3(x,y,z,'b-', x,y,z,'o'程序运行界面如下:mesh 与 surf 用于三维空间网线与曲面的绘制。
基本指令为 mesh(X,Y,Z ; surf (X,Y ,Z ;参考程序如下:clf[x,y]=meshgrid(-3:0.1:3, -2:0.1:2;z=(x.^2-1.4*x.*exp(-x.^2-y.^2+x.*y;surf(x,y,z,axis([-3,3,-2,2,-0.5,1]title('shading faceted', shading faceted%mesh(x, y, z程序运行界面如下:实验二经典控制系统分析一、实验目的:对控制系统进行时域、频域分析二、实验原理与说明三、实验设备与仪器:PC 电脑, Matlab7.0仿真软件。
四、实验内容、方法与步骤:1、实验内容:已知系统传递函数为 564/( 1(10 (23++++=s s ss s G , 求最大超调量, 调整时间和峰值时间。
控制系统的稳态性能用系统的稳态误差表示, 它是系统控制精度的度量。
如图 2.1所示, 系统的开环传递函数为: ( (s H s G , 在不考虑干扰的影响时,可得系统的稳态偏差为(( (11lim (lim 00s X s H s G s s sE e s s ss +==→→,可得系统的稳态误差为( ( ( (11lim (lim 00s H s X s H s G s s sE s s ss +==→→ε当系统的输入分别为单位阶跃信号、单位斜坡信号、单位加速度信号时,可得系统的静态位置误差系数 Kp 、静态速度误差系数 Kv 、静态加速度误差系数 Ka 分别为:图 2.1 控制系统方框图( (lim 0s H s G K s p →= ( (lim 0s H s sG K s v →= ( (lim 20s H s G s K s a →= 则控制系统的稳态偏差分别为:p ss K e +=111, v ss K e 12=, a ss K e 13=。
若控制系统为单位反馈系统, 则稳态误差等于稳态偏差, 若不为单位反馈系统,则(1lim 0s H e ss s ss →=ε。
已知单位负反馈系统的开环传递函数为 5(1(10(++=s s s s G ,求其单位斜坡输入时,系统的稳态误差。
GK=zpk([], [0 -1 -5],10;XI=zpk([], [ 0 0], 1;sys=1/(1+GK;Es=sys*XIess=dcgain(tf ([ 1 0], [1]*Est=0:0.05:10;xi=t;y=lsim(sys*GK, xi,t;plot(t, xi, 'r-.', t, y, t, xi-y','k:'xlabel('t(s'ylabel('幅值、差值 'legend('输入 ',' 输出 ',' 误差 ',0 title('Static Error Developed by Dong-yuan GE'图 2.2 系统的稳态误差2、频域分析:在工程应用中,不仅要考虑系统的稳定性,还要求系统有一定的稳定程度,这就是所谓自动控制系统的相对稳定性问题。
所谓相对稳定性就是指稳定系统的稳定状态距离不稳定 (或临界稳定状态的程度。
反映这种稳定程度的指标就是稳定裕度。
对于最小相位的开环系统, 稳定裕度就是系统开环极坐标曲线距离实轴上 0, 1(j -点的远近程度。
这个距离越远,稳定裕度越大,系统的稳定程度越高。
在幅值穿越频率上, 使得系统达到临界稳定状态所需要附加的相角滞后量,称为相位裕量。
指幅值穿越频率所对应的相移 (cωφ与-1800角的差值,即 00180( 180( (+=--=c c ωφωφγ幅值裕度:在相位穿越频率上,使得所应增大的开环放大倍数, 叫做幅值裕度。
以 gK 表示;可通过下式求得:|( (|1g g g j H j G K ωω=,其分贝值可用下式计算| ( (|lg 20lg 20g g g j H j G K ωω-=。
已知系统的开环传递函数为5(1(100 (++=s s s s G , 试求该系统的幅值裕度和相角裕度。
参考程序为: clear allnum=[100];den=conv([1 0],conv([1 1],[1 5]; [mag, phase, w]=bode(num,den; %bode(num,den sys=tf(num,den;%[mag, phase, r1, r2]=margin(sys margin(num,denhold on实验结论u 在对控制系统进行时域分析时,对于单位负反馈系统的开环传递函数为5(1(10 (++=s s s s G 的控制系统,当输入信号为单位斜坡信号时,系统的稳态误差为 2。
在频域分析中, 由波特图可知,开环传递函数为5(1(100 (++=s s s s G 的控制系统的幅值裕度为 -10.5分贝,相位穿越频率为 2.24 rad/s,相位裕度为 -23. 7°,幅值穿越频率为 3.91rad/s.实验三 PID 控制器的设计一、实验目的:1、熟悉 PI 、 PD 和 PID 三种控制器的设计。
2、通过实验,深入了解 PI 、 PD 和 PID 三种控制器的阶跃响应特性及相关参数对它们性能的影响。
二、实验原理与说明PI 、 PD 和 PID 三种控制器是工业控制系统中广泛应用的有源校正装置 . 其中PD 为超前校正装置它适用于稳态性能已满足要求 , 而动态性能较差的场合, 提高系统的快速性。
PI 为滞后校正装置,它能改变系统的稳态性能,消除或者减弱控制系统的稳态误差。
PID 时一种滞后一超前校正装置它兼有 PI 和 PD 两者的优点。
三、实验设备与仪器:PC 电脑, Matlab7.0仿真软件。
四、实验内容、方法与步骤: 1、实验内容:使设计图示的位置随动系统的 PD 控制器。
使得系统速度误差系数 40≥vK, 幅值穿越频率50≥cωsrad /, 相位裕量 (cωγo50≥。
已知 3 K3. 1=,4K 0933 . 0=, dK785. 22=, dT15. 0=s, 3T310877. 0-⨯=s , τ3105-⨯=s。
2、试验方法与步骤:① . 根据梅森公式可得,控制系统的传递函数为=(s G1(1(1(34321+++s s T s T s K K K K K d dτ=1(1(1(3+++s s T s T s Kd τ可见, 为校正系统为Ⅰ型系统, 故 KK v=。
按设计要求选 K vK ==40。
取 1K3=, 2K8. 4=, =K 1K 2K 3K 4K d K 79. 39=, 则未校正系统的开环传递函数为:=(s G1105(110877. 0(115. 0(4033+⨯+⨯+--s s s s通过仿真实验,作未校正系统的伯德图,可得幅值穿越频率, 相位裕量。
② . 确定 PD 控制器,由于原系统的幅值穿越频率、相位裕量均小于设计要求,为提高系统的动态性能,选用串联 PD 控制器。
为了使原系统结构简单, 对未校正部分的高频段小惯性环节作等效处理,则未校正系统的开环传递函数可近似表示为=(s G110877. 5(115. 0(401(1(313+⨯+=++-s s s s T s T s Kd由于 PD 控制器的传递函数为1( (+=Ts K s G p c为了使校正后的系统开环伯德图为希望的二阶最优模型, 可消除未校正系统的一个极点,即1(1(1( ( (13+++=Ts K s T s T s Ks G s G p d c令 dT T=,则1( ( (13+=s T s KKs G s G pc由于该校正后的控制系统为Ⅰ型系统, 则整个控制系统的开环放大系数'' cK ω=, 根据性能要求50≥c ωsrad /, 故选4. 1=pK。
115. 0(4. 1110877. 5(115. 0(40( (3+⨯+⨯+=-s s s s s G s G c110877. 5(563+⨯=-s s③ . 编写 Matlab 程序,进行仿真实验。
五、实验程序:1、校正前的系统仿真程序: num=40;den=conv(conv(conv ([1 0],[0.15 1], [0.877*0.001 1],[5.877*0.001 1 ]; bode(num, den; grid ontitle('Developed by GE Dong-yuan' 仿真结果如下:如图所示,可得幅值穿越频率 6. 15=cωsrad /,相位裕量 (cωγo17=。