計(jì)算機(jī)控制技術(shù)論文

1、-目錄第一章系統(tǒng)建模21.1 物理設(shè)置21.2 系統(tǒng)方程31.3 設(shè)計(jì)要求41.4 MATLAB表示4第二章系統(tǒng)分析62.1 開環(huán)響應(yīng)62.2 LTI模型特性72.3 其他形式的輸入響應(yīng)9第三章 PID控制器設(shè)計(jì)113.1 比例控制113.2 PID 控制123.3調(diào)整增益13第四章控制器的根軌跡設(shè)計(jì)法154.1繪制開環(huán)根軌跡154.2 找到環(huán)路增益164.3 添加一個(gè)滯后控制器184.4 找一個(gè)滯后控制器的環(huán)路增益19第五章控制器的頻域控制器225.1 畫原始的Bode圖225.2 添加比例增益235.3 繪制閉環(huán)相應(yīng)255.4 添加一個(gè)延時(shí)補(bǔ)償25第六章控制器的狀態(tài)空間設(shè)計(jì)法276.1 設(shè)

2、計(jì)全狀態(tài)反響控制器276.2 添加一個(gè)預(yù)補(bǔ)償器29第七章數(shù)字器控制器設(shè)計(jì)317.1 創(chuàng)立系統(tǒng)的一個(gè)采樣數(shù)據(jù)模型317.2 PID控制34第八章 Simulink建模408.1 物理設(shè)置408.2 Simulink建模428.3 Simscape建模47第九章 Simulink控制器設(shè)計(jì)509.1 提取線性的模型導(dǎo)入MATLAB519.2 開環(huán)響應(yīng)539.3 滯后補(bǔ)償?shù)拈]環(huán)響應(yīng)549.4 超前補(bǔ)償?shù)拈]環(huán)響應(yīng)55總結(jié)58第一章系統(tǒng)建模1.1 物理設(shè)置直流電機(jī)是一種常見的驅(qū)動(dòng)器。它直接提供旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，再加上輪或繩索，可以提供平移運(yùn)動(dòng)。電驅(qū)的等效電路和轉(zhuǎn)子的受力圖如下所示。對(duì)于這個(gè)例子，我們假設(shè)系統(tǒng)的輸

3、入是作用在點(diǎn)擊電驅(qū)的電壓V，輸出是桿的轉(zhuǎn)動(dòng)速度d(theta)/dt。轉(zhuǎn)子和軸被假定為剛性。我們進(jìn)一步假設(shè)粘性摩擦模型，即，摩擦力矩是軸的角速度成比例的。我們例子的物理參數(shù)為：1.2系統(tǒng)方程在一般情況下，由一個(gè)直流電機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩與電樞電流和磁場(chǎng)的強(qiáng)度成比例的。在這個(gè)例子中我們假設(shè)磁場(chǎng)是恒定的，因此，電機(jī)的轉(zhuǎn)矩與電樞電流I的比例由，比例系數(shù)為Kt，如下方程所示。這是被稱為一個(gè)電驅(qū)控制的電機(jī)。1反電動(dòng)勢(shì)e是正比于軸的角速度的一個(gè)常數(shù)因子ke。2在國(guó)際單位制中，電機(jī)的轉(zhuǎn)矩系數(shù)和反電動(dòng)勢(shì)常數(shù)是一樣的，即，Kt=Ke；因此，我們將使用K代表兩個(gè)電機(jī)轉(zhuǎn)矩系數(shù)和反電動(dòng)勢(shì)常數(shù)。從上面的圖，我們可以得到以下方程

4、基于牛頓第二定律和基爾霍夫電壓定律。 34應(yīng)用拉普拉斯變換，上述的模型方程可以在拉普拉斯變量s表示。傳遞函數(shù) 56我們得出以下的開環(huán)傳遞函數(shù)，通過(guò)消除I(s)述兩個(gè)方程之間，在轉(zhuǎn)速為輸出和電樞電壓是輸入。7狀態(tài)方程在狀態(tài)空間形式的控制方程，可以表示通過(guò)選擇轉(zhuǎn)速和電流作為狀態(tài)變量。再次電樞電壓作為輸入轉(zhuǎn)速為輸出。891.3設(shè)計(jì)要求首先考慮的，我們的無(wú)償?shù)碾妱?dòng)機(jī)在1伏特的輸入電壓下能到達(dá)旋轉(zhuǎn)速度為0.1弧度/秒的穩(wěn)定狀態(tài)這在直流電機(jī)調(diào)速：系統(tǒng)分析頁(yè)面里演示。因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)的最根本的要，它應(yīng)該在轉(zhuǎn)動(dòng)所需的速度，我們將要求該馬達(dá)速度的穩(wěn)態(tài)誤差小于1。我們的電機(jī)性能的另一個(gè)要，它必須盡快加速到穩(wěn)定狀態(tài)的速度

5、。在這種情況下，我們希望它有少于2秒的穩(wěn)定時(shí)間。此外，由于速度比基準(zhǔn)速度更快，可能會(huì)損壞設(shè)備，我們希望階躍響應(yīng)的超調(diào)量少于5?？傊?，在單位階躍命令的輸入下，控制系統(tǒng)的輸出應(yīng)滿足以下要求。調(diào)節(jié)時(shí)間小于兩秒超調(diào)量小于5%穩(wěn)態(tài)誤差小于1%1.4MATLAB表示傳遞函數(shù)我們可以表示電機(jī)的開環(huán)傳遞函數(shù)，在Matlab上定義的參數(shù)和傳遞函數(shù)如下。在命令窗口中運(yùn)行此代碼，產(chǎn)生如下結(jié)果：狀態(tài)方程我們也可以用狀態(tài)方程表示系統(tǒng)。在MTALAB命令窗口輸入如下命令，并運(yùn)行，產(chǎn)生如下結(jié)果。 上述的狀態(tài)空間模型，也可以將您現(xiàn)有的傳遞函數(shù)模型轉(zhuǎn)化為狀態(tài)空間形式產(chǎn)生的。這也是用SS命令完成，如下所示。第二章系統(tǒng)分析2.1開

6、環(huán)響應(yīng)首先創(chuàng)立一個(gè)新的m文件和輸入如下命令?，F(xiàn)在讓我們看看原始開環(huán)系統(tǒng)的性能。添加ltiview命令在m文件的最后，并在MATLAB命令窗口中運(yùn)行它。函數(shù)中的step使P_motor系統(tǒng)產(chǎn)生一個(gè)單位階躍響應(yīng)。0：0.1：5表示階躍響應(yīng)圖包括0到5秒的數(shù)據(jù)點(diǎn)，間隔為0.1秒。結(jié)果圖如下，你可以觀測(cè)一些系統(tǒng)的特性，通過(guò)右擊以下列圖并選擇Charateristics菜單的Setting Time和Steady State。從圖中我們可以看出1V的電壓應(yīng)用到系統(tǒng)，這發(fā)動(dòng)機(jī)只能實(shí)現(xiàn)最大速度為0.1 rad/sec，比期待速度小十倍。用了2.07秒到達(dá)穩(wěn)定狀態(tài)，不滿足我們兩秒的調(diào)節(jié)時(shí)間的標(biāo)準(zhǔn)。2.2LTI

7、模型特性由于我們的開環(huán)傳遞函數(shù)是一個(gè)二階系統(tǒng)，我們應(yīng)該能準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)已觀測(cè)到的階躍響應(yīng)的特性，基于傳遞函數(shù)極點(diǎn)的位置。你可以從LTI Viewer中看到P_motor系統(tǒng)的極點(diǎn)的位置，通過(guò)右擊圖上區(qū)域并從菜單中選擇Plot TypesPole/Zero。完成這個(gè)操作將會(huì)改變LTi Viewer，藍(lán)色的*表示極點(diǎn)的位置。從上圖可以看出開環(huán)傳遞函數(shù)有兩個(gè)實(shí)極點(diǎn)，一個(gè)在S=-2，一個(gè)在S=-5。由于兩個(gè)極點(diǎn)是實(shí)極點(diǎn)，正如看到的階躍響應(yīng)沒有震動(dòng)或者超調(diào)量。更進(jìn)一步，由于一個(gè)極點(diǎn)比另一個(gè)極點(diǎn)的負(fù)5倍還要小，兩個(gè)極點(diǎn)中較大的將主導(dǎo)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)。即，在-2處的極點(diǎn)主要決定系統(tǒng)的速度相應(yīng)并且系統(tǒng)與一階系統(tǒng)近似。

8、讓我們看看一階系統(tǒng)模型多么近似于原始電機(jī)模型。輸入如下命令在MATLAB中來(lái)建立一個(gè)極點(diǎn)為2的一階系統(tǒng)的傳遞函數(shù)并且穩(wěn)態(tài)值與原始傳遞函數(shù)相匹配。 我們可以在LTI Viewer中輸入這個(gè)新模型。選擇LTI Viewer窗口頂部的File菜單然后選擇Import。然后從后續(xù)窗口中選擇Systems in workspace中的rP_motor并點(diǎn)擊OK按鈕。然后LTI Viewer將會(huì)顯示原始傳遞函數(shù)和縮減后的傳遞函數(shù)的相應(yīng)圖。然后右擊菜單中選擇Plot Types中的step reponse。你可以移除特性顯示從Characteristics的子菜單中?，F(xiàn)在LTI Viewer應(yīng)該顯示如下。從

9、上面可以看出，我們一階近似的電機(jī)系統(tǒng)相對(duì)準(zhǔn)確。可以看出主要確實(shí)別是在t=0時(shí)刻二階系統(tǒng)有一個(gè)零導(dǎo)數(shù)，但是一階系統(tǒng)沒有。 一階系統(tǒng)的調(diào)節(jié)時(shí)間為： 1 tau是時(shí)間常數(shù)，此例中衛(wèi)0.5。因此，一階系統(tǒng)模型由一個(gè)2秒的調(diào)節(jié)時(shí)間，接近于我們實(shí)際系統(tǒng)的2.07秒。這個(gè)例子剩下的局部，不同的控制器將會(huì)被設(shè)置，來(lái)減少穩(wěn)態(tài)誤差和調(diào)節(jié)時(shí)間，并能到達(dá)超調(diào)量的要求。2.3其他形式的輸入響應(yīng)就系統(tǒng)的階躍響應(yīng)而言這個(gè)例子的要求被給出，但在實(shí)際中還有其他形式的輸入。即使一個(gè)系統(tǒng)的階躍響應(yīng)能大概洞察其他形式的信號(hào)的響應(yīng)。為了能得到其他形式信號(hào)的具體響應(yīng)。你可以應(yīng)用Simulink或者M(jìn)ATLAB中的lsim命令。更進(jìn)一步，

10、你可以直接從LTI Viewer模擬其他輸入形式的系統(tǒng)響應(yīng)。在圖上點(diǎn)擊右鍵然后選擇Plot Types Linear Simulation。如下窗口將出現(xiàn)。在這個(gè)窗口中把End time設(shè)置為“5”，把Interval設(shè)置為0.1。在窗口System inputs局部的下面，你可以倒入一個(gè)輸入信號(hào)，或者通過(guò)一些選擇設(shè)計(jì)一個(gè)。在這個(gè)例子中，點(diǎn)擊Design Signal從出現(xiàn)的窗口中并選擇Signal type為sine wave。把Frequency設(shè)置為“0.2”，把Amplitude和Duration設(shè)置為默認(rèn)值。點(diǎn)擊Signal designer 窗口底部的Insert并點(diǎn)擊Linear

11、 Simulation底部的Sumulate按鈕。系統(tǒng)正弦輸入的兩個(gè)響應(yīng)將會(huì)在LTI Viewer窗口中顯示。如果你雙擊圖的y軸，你可以改變這極限。如以下列圖所示。第三章PID控制器設(shè)計(jì)3.1 比例控制首先讓我們應(yīng)用一個(gè)增益為100的比例控制，即，C(s)=100 。為了確定閉環(huán)傳遞函數(shù)，我們用feedback命令。添加如下命令到你m文件的末尾?，F(xiàn)在讓我們檢查閉環(huán)系統(tǒng)響應(yīng)。添加如下命令到你的m文件末尾，并在命令窗口運(yùn)行它。將產(chǎn)生以下列圖。你可以通過(guò)右擊觀看系統(tǒng)的特性，從后續(xù)菜單中選擇Chaacteristics。在以下列圖中，已經(jīng)顯示了Setting Time，Peak Response，St

12、eady State從上圖我們可以看出超調(diào)量和穩(wěn)態(tài)誤差太大。回想簡(jiǎn)介：PID控制器設(shè)置，增加比例增益可以減少穩(wěn)態(tài)誤差。然后，增加Kp也會(huì)導(dǎo)致增加超調(diào)量，因此，一個(gè)比例控制不能滿足所有的設(shè)計(jì)要求。這個(gè)可以通過(guò)選擇不能的Kp來(lái)得到證實(shí)。特別的，你可以輸入sisotool(p_motor)命令應(yīng)用SISO Design Tool，并從Control and Estimation Tools Manager窗口的Analysis Plots中翻開一個(gè)閉環(huán)階躍響應(yīng)。當(dāng)Real-Time Update被選擇，你可以在pensator Editor中變換增益，并在LTI Viever中觀看對(duì)階躍響應(yīng)的影響。

13、一個(gè)簡(jiǎn)單是實(shí)演驗(yàn)證了我們的猜想，一個(gè)比例控制是不夠滿足設(shè)計(jì)要求的，積分或者微分控制必須被添加。 3.2PID控制PID控制器設(shè)置中，添加一個(gè)積分將會(huì)階躍參考的消除穩(wěn)態(tài)誤差，添加一個(gè)微分將減少超調(diào)量。讓我們?cè)囈幌滦〉腒i和Kd。修改你的面文件如下。運(yùn)行這個(gè)新的m文件，如下所示?？梢钥闯鰧?duì)于一個(gè)階躍輸入穩(wěn)態(tài)誤差確實(shí)消失了。然而，到達(dá)穩(wěn)定狀態(tài)的時(shí)間比兩秒的調(diào)節(jié)時(shí)間長(zhǎng)很多。3.3調(diào)整增益在這個(gè)例子中，階躍響應(yīng)的長(zhǎng)長(zhǎng)的尾巴是由于積分增益太小。因此需要很長(zhǎng)時(shí)間消除穩(wěn)態(tài)誤差。這個(gè)過(guò)程可以通過(guò)增加KI的值來(lái)加速?；氐侥愕膍文件，把Ki改為200。重新運(yùn)行文件你會(huì)得到以下列圖。再次通過(guò)右擊選擇Characeri

14、sticd添加注釋。正如預(yù)期的，穩(wěn)態(tài)誤差很快的被消除了。然而，較大的Ki增加了超調(diào)量。讓我們?cè)黾覭d來(lái)嘗試減少超調(diào)量?；氐絤文件把Kd變?yōu)?0。重新運(yùn)行m文件，如下列圖。正如我們希望的，加大Kd減少了超調(diào)量。現(xiàn)在我我們知道，如果我們用Kp=100，Ki=200，Kd=10；所有的設(shè)計(jì)要求都被滿足。第四章控制器的根軌跡設(shè)計(jì)法4.1繪制開環(huán)根軌跡根軌跡設(shè)計(jì)的主要思路是通過(guò)根軌跡圖預(yù)測(cè)閉環(huán)響應(yīng)，根軌跡圖由開環(huán)傳遞函數(shù)繪制并預(yù)測(cè)所有閉環(huán)極點(diǎn)的位置。然后通過(guò)控制器添加零點(diǎn)和極點(diǎn)，根軌跡將被修改，然后得到期待的閉環(huán)響應(yīng)。 我們用SISO Design Tool GUI設(shè)計(jì)控制器。這個(gè)工具允許你通過(guò)根軌跡調(diào)

15、節(jié)控制器。首先讓我們畫出系統(tǒng)的根軌跡。在m文件的末尾添加sisotoolrlocus,P_motor并運(yùn)行文件。兩個(gè)窗口將會(huì)翻開，一個(gè)是SISO Design Task，他將顯示系統(tǒng)的根軌跡，另一個(gè)是Control and Estimation Tool Manager，它允許你設(shè)計(jì)補(bǔ)償，分析Plots，等等。你可以在圖上右擊根軌跡并且點(diǎn)擊Grid。你的繪制圖將如下所示。4.2找到環(huán)路增益回想設(shè)計(jì)要求，調(diào)節(jié)時(shí)間小于2秒，超調(diào)量小于5%。系統(tǒng)閉環(huán)極點(diǎn)的位置提供關(guān)于系統(tǒng)瞬態(tài)響應(yīng)的信息。SISO Designt Tool 允許我們?cè)趶?fù)雜的負(fù)平面上定義符合設(shè)計(jì)要求的區(qū)域。提供的區(qū)域相符一個(gè)典型的二階系

16、統(tǒng)，但是一般來(lái)說(shuō)對(duì)于高階系統(tǒng)或者有零點(diǎn)的系統(tǒng)也是可行的。 這預(yù)期的區(qū)域可以添加到根軌跡圖上，具體方法是，在圖上點(diǎn)擊的右鍵，在菜單中選擇Design RequirementsNew。你可以添加許多設(shè)計(jì)要求，包括調(diào)節(jié)時(shí)間，超調(diào)量，阻尼比，自然頻率，通用的區(qū)域約束等 添加調(diào)節(jié)時(shí)間和超調(diào)量要求，根軌跡圖將產(chǎn)生如以下列圖。 閉環(huán)極點(diǎn)預(yù)期的區(qū)域如上圖白色的區(qū)域。更特別的，從原點(diǎn)出發(fā)的兩條射線代表超調(diào)量的要求。比兩條射線角度小，且在負(fù)實(shí)軸上的區(qū)域，表示超調(diào)量允許的區(qū)域。S=-2的垂線代表調(diào)節(jié)時(shí)間的要求，位于垂線左側(cè)的閉環(huán)極點(diǎn)滿足調(diào)節(jié)時(shí)間的要求。觀察上圖，有很多開環(huán)增益的值滿足閉環(huán)極點(diǎn)在期待區(qū)域。這可以從兩條

17、根軌跡支路是對(duì)稱的并且穿過(guò)白色區(qū)域看出。 更進(jìn)一步，由于閉環(huán)系統(tǒng)有兩個(gè)極點(diǎn)沒有零點(diǎn)，把閉環(huán)極點(diǎn)放置在白色區(qū)域?qū)?huì)滿足我們的瞬態(tài)響應(yīng)要求。 你可以從白色區(qū)域選一對(duì)閉環(huán)極點(diǎn)，來(lái)確定開環(huán)增益。對(duì)于我們的系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，我們選擇閉環(huán)極點(diǎn)。根軌跡上的粉色的方塊說(shuō)明當(dāng)前開環(huán)增益下的閉環(huán)極點(diǎn)的位置。點(diǎn)擊粉色方塊并在可行域隨著根軌跡拖動(dòng)，來(lái)調(diào)節(jié)控制器。讓我們把閉環(huán)極點(diǎn)放置在接近-6+2i的位置。這幾點(diǎn)的位置將在窗口的底部顯示相關(guān)的阻尼比和自然頻率。放開鼠標(biāo)，在窗口的底部將會(huì)顯示開環(huán)增益，這個(gè)例子近似于10。 系統(tǒng)在這個(gè)新的增益下，也能產(chǎn)生閉環(huán)響應(yīng)。從Contorol and Estimation Tool Mana

18、ger，點(diǎn)擊Analysis Plots 健并選擇Plot1的step，一個(gè)名為L(zhǎng)TI Viewer SISO Design Task的空白窗口將會(huì)出現(xiàn)。然后右擊窗口，在System中選擇Closed Loop r to yblue。階躍響應(yīng)將會(huì)出現(xiàn)在途中。你可以確定一些階躍相約的特性。特別的在圖上又擊，選擇Characteristics下的setting time。重復(fù)Steady State。如以下列圖所示。從上圖可以看出，沒有超調(diào)量并且調(diào)節(jié)時(shí)間小于1秒。因此超調(diào)量和調(diào)節(jié)時(shí)間到達(dá)設(shè)計(jì)要求。然而，我們也可以看出穩(wěn)態(tài)誤差將近50%。如果我們?cè)黾娱_環(huán)增益減少穩(wěn)態(tài)誤差，則超調(diào)量將會(huì)太大。你可以在途

19、中沿著根軌跡移向上動(dòng)閉環(huán)極點(diǎn)，響應(yīng)的開環(huán)增益將會(huì)增加。 階躍響應(yīng)將會(huì)自動(dòng)的改變隨著開環(huán)增益的修改。我們嘗試添加一個(gè)滯后控制器減少穩(wěn)態(tài)誤差，也滿足瞬態(tài)要求4.3添加一個(gè)滯后控制器在上面我們可以看到，有比例控制的超調(diào)量和調(diào)節(jié)時(shí)間都滿足標(biāo)準(zhǔn)，但是穩(wěn)態(tài)誤差不滿足。延時(shí)補(bǔ)償是一種可以減少穩(wěn)態(tài)誤差的控制器。我們比小心的設(shè)計(jì)，不能增加太多的調(diào)節(jié)時(shí)間。首先讓我們添加一個(gè)延時(shí)補(bǔ)償，如下形式。 1我們可以用SISO Design Tool來(lái)設(shè)計(jì)我們的延時(shí)補(bǔ)償。為了使SISO Design Toll有一個(gè)補(bǔ)償參數(shù)化與上面相對(duì)應(yīng)，點(diǎn)擊Contorol and Estimation Tool Manager窗口頂部的E

20、dit，并選擇SISO Tool Preferences。然后選擇Options 健，選擇Zero/pole/gain 參數(shù)化，如下所示。你可以在Control and Estimation Tools Manager窗口的pensator Editor添加一個(gè)滯后補(bǔ)償。特別的，在Dynamics的局部右擊鼠標(biāo)，選擇Add Pole/Zero Lag。然后在Real Zero和Real Pole輸入位置如以下列圖所示 。請(qǐng)注意相位的滯后補(bǔ)償和頻率實(shí)時(shí)更新與極點(diǎn)和零點(diǎn)位置的選擇。 4.4找一個(gè)滯后控制器的環(huán)路增益注意根軌跡改變了反映滯后補(bǔ)償?shù)牧泓c(diǎn)和極點(diǎn)的添加如以下列圖所示。我們可以再次選擇閉環(huán)極

21、點(diǎn)來(lái)嘗試滿足瞬態(tài)響應(yīng)的要求。我們嘗試放置兩個(gè)閉環(huán)極點(diǎn)在接近超調(diào)量要求的邊界區(qū)域。例如，環(huán)路增益大約為20時(shí)，將放置極點(diǎn)如以下列圖位置。響應(yīng)的閉環(huán)階躍響應(yīng)將會(huì)自動(dòng)更新，如下所示，你可以看到，這響應(yīng)并不讓人滿意即使兩個(gè)閉環(huán)極點(diǎn)都在期待的區(qū)域。原因是閉環(huán)系統(tǒng)不在是一個(gè)典型的二姐系統(tǒng)了。特別的，根軌跡上有第三個(gè)極點(diǎn)在可行域外。第三個(gè)極點(diǎn)在共軛的兩個(gè)極點(diǎn)右邊，意味著它會(huì)減慢調(diào)節(jié)時(shí)間，這就是為什么調(diào)節(jié)時(shí)間不在滿足要求。另外。超調(diào)量很容易滿足要求即使兩個(gè)共軛極點(diǎn)在可行區(qū)域的邊緣。這也是由于第三個(gè)極點(diǎn)，它主導(dǎo)響應(yīng)，因?yàn)樗奥绕渌麡O點(diǎn)。這意味著我們可進(jìn)一步增加環(huán)路增益，即使共軛極點(diǎn)移出邊界限，仍滿足超調(diào)量的

22、要求。你可以回到根軌跡把共軛極點(diǎn)移動(dòng)到離實(shí)軸更遠(yuǎn)的地方，響應(yīng)的增加開環(huán)增益。然而，在你做這之前，你必須改變虛軸的極值以便你能移動(dòng)到一個(gè)滿意的位置。為了改變這些極值，雙擊根軌跡圖，翻開Property Editor，然后點(diǎn)擊Limits鍵并改變虛軸的極值為-15，15如下所示。實(shí)驗(yàn)不同的增益直到得到滿意的結(jié)果。如下增益為44的根軌跡和響應(yīng)的閉環(huán)階躍響應(yīng)?，F(xiàn)在這調(diào)節(jié)時(shí)間小于兩秒并且穩(wěn)態(tài)誤差和超調(diào)量滿足要求。正如我們?cè)O(shè)計(jì)的進(jìn)程根軌跡設(shè)計(jì)需要反復(fù)的實(shí)驗(yàn)。SISO Design是很有用的在進(jìn)程中。用SISO Design Tool，很容易調(diào)劑控制并且立即看到對(duì)根軌跡和變量分析圖的響應(yīng)，例如閉環(huán)階躍響應(yīng)。

23、如果你通過(guò)調(diào)劑環(huán)路增益沒能得到一個(gè)滿意的響應(yīng)，我們就得移動(dòng)延遲補(bǔ)償?shù)臉O點(diǎn)和零點(diǎn)，或者我們可以嘗試一種不同的動(dòng)態(tài)補(bǔ)償?shù)姆绞筋~外的零點(diǎn)或者極點(diǎn)。第五章 控制器的頻域控制器5.1畫原始的Bode圖基于頻率設(shè)計(jì)的主要思路是用開環(huán)傳遞函數(shù)的Bode圖評(píng)估閉環(huán)響應(yīng)。添加一個(gè)控制改變系統(tǒng)的開環(huán)Bode圖，因此改變閉環(huán)響應(yīng)。我們的目標(biāo)是調(diào)整開環(huán)bode圖，使閉環(huán)響應(yīng)滿足我們?cè)O(shè)計(jì)要求。首先讓我們繪制原始傳遞函數(shù)的bode圖。添加如下命令在你m文件的末尾，并在MATlAB窗口中運(yùn)行它。你將產(chǎn)生如下Bode圖。5.2 添加比例增益從上面bode圖，它顯示系統(tǒng)的增益裕度和相位裕度是無(wú)窮大的，這說(shuō)明系統(tǒng)的是穩(wěn)定的并且有

24、很小的超調(diào)量。系統(tǒng)的問(wèn)題是相位裕度是無(wú)窮大的，因?yàn)樵谒械念l率上幅值在零下面。這說(shuō)明系統(tǒng)準(zhǔn)確的追蹤變量參考信號(hào)是有困難的。因此，保持足夠的相位裕度情況下，我們應(yīng)該增加系統(tǒng)的增益。相位裕度為60度通常滿足臨界穩(wěn)定。從上面的bode圖，60度相位裕度的增益穿插頻率大約為10rad/sec。這幅值大約為40dB，需要增加增益以便增益穿插頻率為10 rad/sec。獲得Bode圖的準(zhǔn)確的在*一頻率的增益和相位，可以通過(guò)點(diǎn)擊圖中相關(guān)頻率。bode命令，也能用來(lái)提供在10rad/sec處準(zhǔn)確的相位和幅值，如下所示。因此，穿插頻率為10rad/sec的準(zhǔn)確的相位裕度為180-123.7=56.3度。因此準(zhǔn)確

25、的幅值為20log0.0139=-37.1dB，37.1dB的增益必須添加到系統(tǒng)。比例增益為1/0.0139=72將實(shí)現(xiàn)在10rad/sec的開環(huán)增益為1。添加吐下命令到你的m文件，觀察系統(tǒng)比例控制的影響。在這種情況下，我們要用margin命令代替bode命令，為了詳盡的觀察新的比例和相位裕度，還有穿插頻率。5.3 繪制閉環(huán)相應(yīng)從上圖我們可以看出相位裕度和增益穿插頻率都是我們期待的。讓我們看一下閉環(huán)響應(yīng)。在點(diǎn)文件添加如下命令。再次運(yùn)行m文件，將會(huì)產(chǎn)生如下所示的階躍響應(yīng)，在圖上右擊可以添加注釋并從菜單中選擇Characteristics。注意到調(diào)節(jié)時(shí)間足夠快，但是超調(diào)量和穩(wěn)態(tài)誤差太高。超調(diào)量可以

26、通過(guò)減少增益來(lái)實(shí)現(xiàn)一個(gè)更大的相位裕度，但是這將引起穩(wěn)態(tài)誤差增加。一個(gè)延遲補(bǔ)償是有用的，因?yàn)樗梢詼p少增益穿插頻率，增加相位裕度且不減少系統(tǒng)增益。5.4添加一個(gè)延時(shí)補(bǔ)償考慮如下的延遲補(bǔ)償1延遲補(bǔ)償有一個(gè)1/0.01=100的增益，意味著它將增加系統(tǒng)的靜態(tài)位置誤差常數(shù)，并減少閉環(huán)階躍響應(yīng)的穩(wěn)態(tài)誤差。事實(shí)上，它允許我們減少先前用的72的比例增益，仍然能滿足要求穩(wěn)態(tài)誤差的要求。我們應(yīng)用45的增益。應(yīng)用如下命令，延遲補(bǔ)償?shù)腷ode圖將產(chǎn)生。修改你的m文件如下，觀察你的階躍響應(yīng)。第六章 控制器的狀態(tài)空間設(shè)計(jì)法6.1 設(shè)計(jì)全狀態(tài)反響控制器因?yàn)橄到y(tǒng)的兩個(gè)狀態(tài)變量很容易測(cè)量添加一個(gè)電流表的電流，添加一個(gè)速度計(jì)測(cè)

27、速度，我們可以設(shè)計(jì)一個(gè)全狀態(tài)反響控制器，不用擔(dān)憂添加一個(gè)觀測(cè)器。全狀態(tài)反響控制系統(tǒng)的控制準(zhǔn)則有如下形式u=r-Kc * 并且相關(guān)的表格如下所示?；叵胍幌?，這個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)特征多項(xiàng)式的行列式SI-(A-B * KC),s是拉普拉斯變量。由于矩陣A和B * KC都2*2矩陣，系統(tǒng)應(yīng)該有2個(gè)極點(diǎn)。這個(gè)事實(shí)可以用MATLAB命令驗(yàn)證。如果給定的系統(tǒng)是可控的，然后通過(guò)設(shè)計(jì)一個(gè)完整的狀態(tài)反響控制器，我們可以把這兩極點(diǎn)移動(dòng)到任何我們喜歡的地方。給定的系統(tǒng)是可控或不可控，通過(guò)檢查的可控性矩陣B AB 2B的秩決定。MATLAB命令ctrb構(gòu)建可控性矩陣，通過(guò)給定矩陣A和B。此外，命令rank確定給定矩陣的秩。執(zhí)行

28、下面命令驗(yàn)證系統(tǒng)的階數(shù)和系統(tǒng)是否是可控的。從上面可知，系統(tǒng)是可控的由于可控矩陣是滿秩的。我們首先放置極點(diǎn)在-5+i和-5-i注意 zata=0.98超調(diào)量接近于零，sigma=5提供0.8秒的調(diào)節(jié)時(shí)間。一旦我們?nèi)ゴ_定了極點(diǎn)的位置，我們可以用MATLAB命令place或者acker來(lái)確定控制器的增益矩陣Kc。我們將用place命令，因?yàn)樗萢cker數(shù)值上更有利。然后，如果我們想放置一個(gè)位置更多變，我們用acker命令。在m文件的末尾添加如下命令。在命令窗口運(yùn)行它，將產(chǎn)生反響增益矩陣。參考在頂部的狀態(tài)方程，我們可以看到用u=r-Kc * 取代u可以得到如下表達(dá)式。12在你的m文件中添加如下幾行命

29、令，我們將看到閉環(huán)響應(yīng)。運(yùn)行你的m文件在命令窗口將得到如以下列圖。6.2 添加一個(gè)預(yù)補(bǔ)償器從上圖我們可以看出穩(wěn)態(tài)誤差很大。消除穩(wěn)態(tài)誤差的一個(gè)方法就是調(diào)整輸入以至于輸出也到達(dá)期待的標(biāo)準(zhǔn)。這又一定難度在我們的例子中，因?yàn)槲矣袃蓚€(gè)狀態(tài)兩需要考慮。因此，我們需要計(jì)算兩個(gè)狀態(tài)量的穩(wěn)定值，用增益Kc乘以他們，并用這結(jié)果作為參考計(jì)算我們的輸入u。這個(gè)可以在參考后面添加一個(gè)常數(shù)增益預(yù)補(bǔ)償器Nbar來(lái)實(shí)現(xiàn)。如以下列圖所示。我們可以得到Nbar因數(shù)，通過(guò)已經(jīng)定義的rscale.m函數(shù)，如下所示。注意rscale.m不是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的MATLAB函數(shù)，你必須下載它并且把它放置在你當(dāng)前的目錄下。你可以在m文件中添加如下命

30、令，并在命令窗口運(yùn)行它，你可以得到階躍響應(yīng)。這次，穩(wěn)態(tài)誤差小于1%，其他的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)也已經(jīng)到達(dá)了。注意預(yù)補(bǔ)償器Nbar的應(yīng)用，基于原系統(tǒng)模型和預(yù)補(bǔ)償器在在反響環(huán)節(jié)的外面。因此，如果模型中存在錯(cuò)誤，預(yù)補(bǔ)償器也會(huì)不正確，將會(huì)有穩(wěn)態(tài)誤差。你可以回想一下，積分控制也可以消除穩(wěn)態(tài)誤差，甚至在模型不存在或者存在擾動(dòng)的情況下。對(duì)于如何在狀態(tài)空間中用積分控制，請(qǐng)看直流電機(jī)位置：狀態(tài)空間的方法設(shè)計(jì)控制器的例子。用積分控制的缺乏之處是錯(cuò)誤首先被使用在他被改正之前，所以響應(yīng)會(huì)比較慢。預(yù)補(bǔ)償器則能用的系統(tǒng)模型提前消除穩(wěn)態(tài)誤差。一個(gè)有用的技術(shù)是結(jié)合預(yù)補(bǔ)償器和積分控制的優(yōu)點(diǎn)。第七章 數(shù)字器控制器設(shè)計(jì)在這個(gè)教程中，我們將考慮

31、直流電速度控制的數(shù)字形式。正如我們將描述的，一個(gè)采樣數(shù)據(jù)直流電機(jī)模型可以從模擬模型轉(zhuǎn)變獲得。在這個(gè)例子中我們將設(shè)計(jì)一個(gè)PID控制器。7.1 創(chuàng)立系統(tǒng)的一個(gè)采樣數(shù)據(jù)模型設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字控制系統(tǒng)的第一部是建立一個(gè)采樣數(shù)據(jù)模型。因此，當(dāng)連續(xù)系統(tǒng)被采樣時(shí)，需要選擇一個(gè)采樣頻率。在選擇采樣周期時(shí)，采樣頻率必須比系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)更快，比便采樣輸出能捕獲系統(tǒng)的全部行為。讓我們創(chuàng)立一個(gè)連續(xù)的時(shí)間模型。創(chuàng)立一個(gè)m文件并添加如下的MATLAB 命令。在MATLAB窗口中運(yùn)行m文件產(chǎn)生如下輸出。用zpk命令可以把傳遞函數(shù)轉(zhuǎn)變?yōu)榱泓c(diǎn)極點(diǎn)的形式。檢查原系統(tǒng)的極點(diǎn)或者它的頻率響應(yīng)，原系統(tǒng)的主導(dǎo)極點(diǎn)sigma近似于2對(duì)應(yīng)調(diào)節(jié)時(shí)間大約

32、為兩秒4/sigma。因此，選擇采樣周期為0.05秒比系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)快的多。采樣周期也比閉環(huán)系統(tǒng)得到的速度快的多。這種情況下，我們將轉(zhuǎn)變給定的傳遞函數(shù)從連續(xù)的拉式變換到離散的z域。MTALAB可以實(shí)現(xiàn)這些I轉(zhuǎn)變通過(guò)c2d命令。c2d命令局部：一個(gè)系統(tǒng)模型，采樣時(shí)間Ts，保持電路的形式。在這個(gè)例子中，我們假設(shè)一個(gè)零階保持電路。參考 簡(jiǎn)介：數(shù)字控制器設(shè)計(jì)，來(lái)獲得更多的資料。輸入如下命令在你的m文件中，在MATLAB窗口運(yùn)行它，產(chǎn)生如下的采樣數(shù)據(jù)模型。我們將在沒有任何修正的情況下分析系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞響應(yīng)。首先，我們用feedback命令獲得閉環(huán)傳遞函數(shù)。然后讓我們檢查帶有零階保持器閉環(huán)階躍響應(yīng)。這個(gè)可以用

33、step和stairs名利完成。由于階躍命令用于離散模型，他將輸出離散采樣向量。模擬0.5秒的階躍響應(yīng)。stairs命令把這些離散的數(shù)據(jù)畫成一個(gè)階梯，正如零階保持器產(chǎn)生的一樣。添加如下MATLAB代碼在你的m文件末尾并運(yùn)行它。將產(chǎn)生以下列圖。檢查上圖發(fā)現(xiàn)穩(wěn)態(tài)誤差大太多并且調(diào)節(jié)時(shí)間有點(diǎn)慢。7.2 PID控制回想連續(xù)時(shí)間傳遞函數(shù)的PID控制器是：(1)從s平面繪制到z平面有很多方法。上面我們對(duì)于原系統(tǒng)模型用一個(gè)零階保持轉(zhuǎn)化。對(duì)于控制器，我們需要一種準(zhǔn)確的，能被連續(xù)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的一種轉(zhuǎn)化。從s平面到z平面準(zhǔn)確的轉(zhuǎn)換如下所示。(2)這種轉(zhuǎn)換使數(shù)字控制器實(shí)現(xiàn)控制算法產(chǎn)生困難。因此，我們將用一種近似的轉(zhuǎn)化。特

34、別的，我們將用如下轉(zhuǎn)換。(3)我們將用MATLAB中的c2d命令，轉(zhuǎn)換連續(xù)時(shí)間PID轉(zhuǎn)化為離散時(shí)間的PID，制定轉(zhuǎn)化方式為tustin。根據(jù) 直流電機(jī)速度：PID控制設(shè)計(jì)，當(dāng)Kp=100，Ki=200，Kd=10的時(shí)候我們滿足了設(shè)計(jì)需求。我們?cè)俅斡眠@些增益?，F(xiàn)在在先前的m文件中，添加如下命令，再次運(yùn)行它在MATLAB窗口中。讓我們看一下加上PID的閉環(huán)階躍響應(yīng)的性能能否滿足我們的要求。添加如下命令到你的m文件并運(yùn)行它。你會(huì)得到如下響應(yīng)。正如你在上圖，系統(tǒng)的閉環(huán)響應(yīng)是不穩(wěn)定的。因此，補(bǔ)償系統(tǒng)一定存在錯(cuò)誤。因此，我們需要看一下補(bǔ)償系統(tǒng)的根軌跡。添加如下MTALAB命令到你的m文件的末尾并運(yùn)行它。從

35、這個(gè)根軌跡圖，我們可以看出PID控制器有一個(gè)-1的極點(diǎn)在s平面上。我們知道如果系統(tǒng)的一個(gè)極點(diǎn)在單位元的外面，這個(gè)系統(tǒng)將是不穩(wěn)定的。不管正增益為多少系統(tǒng)是不穩(wěn)定的，因?yàn)橛袠O點(diǎn)和零點(diǎn)在-1極點(diǎn)右側(cè)。因此，一個(gè)閉環(huán)極點(diǎn)向左移動(dòng)并會(huì)在單位圓的外面，當(dāng)增益增加的時(shí)候。這個(gè)例子中我們選擇取消在-0.82的零點(diǎn)，這樣至少在*些增益的時(shí)候系統(tǒng)是穩(wěn)定的。添加如下命令到你的m文件，并運(yùn)行它，產(chǎn)生如下根軌跡圖。新的閉環(huán)系統(tǒng)醬油一個(gè)接近-0.82的極點(diǎn)，這幾乎抵消掉了未修正系統(tǒng)的零點(diǎn)。在根軌跡上點(diǎn)幾個(gè)位置把閉環(huán)極點(diǎn)放置在哪個(gè)位置，看看增益，超調(diào)量，阻尼比等等，如以下列圖所示。當(dāng)然，實(shí)際響應(yīng)的阻尼比和超調(diào)量的值，只有選

36、擇的極點(diǎn)主導(dǎo)。你可以通過(guò)用rlocfind命令指定一個(gè)閉環(huán)極點(diǎn)的位置然后確定增益。輸入K,poles = rlocfind(dC*dP_motor)，然后你可以在根軌跡圖上選擇你感興趣的電。MTALAB將會(huì)得到近似的增益和所有的閉環(huán)極點(diǎn)。這是很有用的，因?yàn)樗谐隽怂械拈]環(huán)極點(diǎn)，而不只是你選擇的。我們可以選擇一個(gè)0.8的增益并檢查閉環(huán)響應(yīng)結(jié)果，通過(guò)輸入如下命令。上圖顯示調(diào)節(jié)時(shí)間小于2秒并且超調(diào)量接近2%。另外，穩(wěn)態(tài)誤差是零。因此，這響應(yīng)滿足我們的設(shè)計(jì)要求。第八章 Simulink建模8.1 物理設(shè)置直流電機(jī)是一種常見的驅(qū)動(dòng)器。它直接提供旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，再加上輪或繩索，可以提供平移運(yùn)動(dòng)。電驅(qū)的等效電路

37、和轉(zhuǎn)子的受力圖如下所示對(duì)于這個(gè)例子，我們假設(shè)系統(tǒng)的輸入是作用在點(diǎn)擊電驅(qū)的電壓V，輸出是桿的轉(zhuǎn)動(dòng)速度d(theta)/dt。轉(zhuǎn)子和軸被假定為剛性。我們進(jìn)一步假設(shè)粘性摩擦模型，即，摩擦力矩是軸的角速度成比例的。我們例子的物理參數(shù)為：在一般情況下，由一個(gè)直流電機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩與電樞電流和磁場(chǎng)的強(qiáng)度成比例的。在這個(gè)例子中我們假設(shè)磁場(chǎng)是恒定的，因此，電機(jī)的轉(zhuǎn)矩與電樞電流I的比例由，比例系數(shù)為Kt，如下方程所示。這是被稱為一個(gè)電驅(qū)控制的電機(jī)。1反電動(dòng)勢(shì)e是正比于軸的角速度的一個(gè)常數(shù)因子ke。(2)在國(guó)際單位制中，電機(jī)的轉(zhuǎn)矩系數(shù)和反電動(dòng)勢(shì)常數(shù)是一樣的，即，Kt=Ke；因此，我們將使用K代表兩個(gè)電機(jī)轉(zhuǎn)矩系數(shù)和反電

38、動(dòng)勢(shì)常數(shù)。8.2 Simulink建模這系統(tǒng)通過(guò)作用在轉(zhuǎn)子上的扭矩作和，和積分加速度得到速度建模。同樣，基爾霍夫定律應(yīng)用在電驅(qū)電路上。首先我們給旋轉(zhuǎn)加速度和電驅(qū)電流的積分建模。(3)(4)為了建立方針模型，翻開Simulink并且新建一個(gè)模型窗口。然后遵循如下步驟。插入一個(gè)積分塊從Continuous library 并且從它的輸入輸出畫線。標(biāo)示輸入為d2/dt2(theta)輸出為d/dt(theta) 如下所示。在空白處雙擊即可添加標(biāo)示。 插入另一個(gè)積分塊并畫線從它的輸入和輸出。標(biāo)示輸入為d/dt(i) 輸出為i。接下來(lái)應(yīng)用牛頓第二定律和基爾霍夫定律產(chǎn)生如下等式。(5)(6)繼續(xù)在Simu

39、link中為這些等式建模，遵循如下步驟。從Simulink/Math Operations library中插入兩個(gè)Gain塊，每一個(gè)與積分相連。通過(guò)雙擊編輯Gain塊，把他的值改為“1/J。點(diǎn)擊Gain塊下面的“gain把標(biāo)示改為“Inertia。相似的，編輯另一個(gè)Gain的值為“1/L并標(biāo)示為“Inductance。從Simulink/Math Operations library中插入兩Add塊，每一個(gè)與gain快相連。編輯Add塊的符號(hào)為“+-，一個(gè)為正一個(gè)為負(fù)。編輯另一個(gè)Add塊的符號(hào)為“-+-，代表電學(xué)方程的符號(hào)?，F(xiàn)在，我們添加代表旋轉(zhuǎn)方程的扭矩。首先我們添加阻尼扭矩。在“Iner

40、tia塊下面插入一個(gè)增益塊。接下來(lái)右擊這個(gè)塊，選擇FormatFlip Block把塊從左翻轉(zhuǎn)到右。你可以通過(guò)選中它按“CTRL_I來(lái)翻轉(zhuǎn)。設(shè)置Gain塊的增益為“b并重命名為“Damping。把旋轉(zhuǎn)積分的輸出與“Damping塊的輸入相連。把“Damping塊的輸入與Add的負(fù)號(hào)相連。接下來(lái)，我將添加電驅(qū)的扭矩。插入一個(gè)增益塊，與扭矩Add塊正輸入相連。編輯它的值為“K，表示電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩系數(shù)，標(biāo)示為“Kt。把積分塊與與“Kt塊相連。現(xiàn)在我們添加代表電學(xué)方程的電壓局部。首先，我們添加電壓。在“Inductance“插入一個(gè)Gain塊，并把他從左到右翻轉(zhuǎn)。設(shè)置增益值為“R，重命名為“Resista

41、nce。把電流積分的輸出與“Resistance的輸入相連。把“Resisitance的輸出與電流方程Add塊的負(fù)輸入相連。接下來(lái)，我們添加電動(dòng)機(jī)的反電動(dòng)勢(shì)。插入一個(gè)Gain塊與電流Add塊的另一個(gè)負(fù)極相連。編輯它的值為“K，代表電動(dòng)機(jī)的反電動(dòng)式常熟并標(biāo)示為“Ke。把旋轉(zhuǎn)積分的輸出與“Ke塊相連。從Simulink/Ports&Subsystems library添加一個(gè)Ln1和Out1塊，分別標(biāo)示為“Voltage和“Speed。最后的設(shè)計(jì)應(yīng)該如以下列圖。為了保存這些原件作為一個(gè)單獨(dú)的子系統(tǒng)，首先選擇所有的塊，然后從Edit中選擇 Create Subsystem。命名為“DC Motor并

42、保存這個(gè)模型。你的模型應(yīng)該如下。我們將用到這個(gè)模型在 直流電機(jī)速度：Smuilink 控制器設(shè)計(jì) 局部。8.3 Simscape建模在這個(gè)局部，我們將展示如何用Simulink擴(kuò)展的Sumscape的物理模塊建模。在Simscape庫(kù)中的塊代表真實(shí)的物理原件，因此，復(fù)雜的多種領(lǐng)域的模型建立，不需要用物理準(zhǔn)則如牛頓定律和基爾霍夫定律的建立的數(shù)學(xué)模型。翻開一個(gè)新的Simulink模型并插入如下塊，來(lái)代表直流電機(jī)的電力和機(jī)械原件。Resistor,Inductorand Rotational Electromechanical Converter 塊在the Simscape/Foundation

43、Library/Electrical/Electrical Elements library。Rotational Damper and Inertia 塊在theSimscape/Foundation Library/Mechanical/Rotational Elements library。4個(gè)端口連接塊在the Simscape/Utilities library。雙擊Connection Port blocks選擇1和2的location of port為left，3和4的location of port選擇為Right。連接和標(biāo)示如以下列圖。你可以旋轉(zhuǎn)一個(gè)塊，通過(guò)在塊上又擊，然后選

44、擇Format中的Rotate Block。完成直流電機(jī)Simcape模型的設(shè)計(jì)，把用假設(shè)的值配置每一個(gè)塊的物理參數(shù)。為了配置這些需要的值，在Resistor, Inductor, Inertia, Rotational Damper, Rotational，Electromechanical Converter blocks 上雙擊，輸入如下參數(shù)和單位：Resistance = R OhmInductance = L HInertia = J kg*m2Constant of Proportionality = K V/(rad/s)Damping coefficient = b N*m/(

45、rad/s)Rotational Damper塊作用于電動(dòng)機(jī)粘性摩擦的建模。選擇這種類型的摩擦模型，因?yàn)樗蔷€性的。在大多數(shù)情況下，真實(shí)的摩擦比這復(fù)雜的多。如果你希望用一個(gè)更復(fù)雜的摩擦模型，例如添加Coulomb friction到你的模型，然后你可以用the Simscape/Foundation Library/Mechanical/Rotational Elements library中的Rotational摩擦塊。注意在上面通過(guò)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械和電力方面建立了一個(gè)直流電機(jī)模型。Simscape library中也包括一個(gè)直流電機(jī)塊在the Simscape/SimElectronics/A

46、ctuators library中。這個(gè)塊在 直流電機(jī)位置：simulink 建模 局部應(yīng)用。物理參數(shù)現(xiàn)在被設(shè)置。輸入如下命令在MATLAB中。這些值與物理設(shè)置的局部的一樣。你可以保存這些原件在一個(gè)子系統(tǒng)中。選擇所有的塊，然后選擇編輯菜單中的創(chuàng)立子系統(tǒng)。你可以改變你的子系統(tǒng)的顏色，通過(guò)又擊框圖，在出來(lái)的菜單中選擇FormatBackgroud Color。為了仿真系統(tǒng)的響應(yīng)，需要添加傳感器快到模型中來(lái)仿真模各種物理參數(shù)的測(cè)量。更進(jìn)一步，需要將Simscape模塊與Simulink模塊相聯(lián)系，因?yàn)镾imscape信號(hào)代表有單位的物理量，然而Simulink信號(hào)是無(wú)量綱數(shù)。添加如下模塊到你的模型。

47、Current Sensor 模塊在the Simscape/Foundation Library/Electrical/Electrical Sensors library。Controlled Voltage Soure模塊在the Simscape/Foundation Library/Electrical/Electrical Sources library。兩個(gè) PS-Simulink Converte模塊和一個(gè)Solver Configuration 模塊在 the Simscape/Utilities library。Electrical Reference 模塊在the Sim

48、scape/Foundation Library/Electrical/Electrical Elements library。Ideal Rotational Motion Sensor 塊the Simscape/Foundation Library/Mechanical/Mechanical Sensors library。Mechanical Rotational Reference 模塊在the Simscape/Foundation Library/ Mechanical/Rotational Elements library。三個(gè)Out1模塊and 一個(gè)In1 模塊在 the Simulink/Ports & Subsystems library。你可以在系統(tǒng)里保存這些原件，一個(gè)輸入三個(gè)輸出。選擇所有的塊并在Edit菜單中選擇Create Subsytem。同樣你可以標(biāo)示這個(gè)系統(tǒng)和信號(hào)，如以下列圖所示。如果你想運(yùn)行一下上面建立的模型，并用它模擬和開發(fā)控制算法，你可能繼續(xù)需要學(xué)習(xí)直流電機(jī)速度：Simulink控制。第九章 Simulink控制器設(shè)計(jì)從直流電機(jī)：Simulink建模頁(yè)面我們得到了不同的Simulink模型。我們現(xiàn)在將應(yīng)用這些模型模擬系統(tǒng)的相應(yīng)并設(shè)計(jì)