控制系统MATLAB仿真与应用第6章课件.ppt
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- 控制系统 MATLAB 仿真 应用 课件
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1、机械工业出版社机械工业出版社CHINA MACHINE PRESSCHINA MACHINE PRESS控制系统MATLAB仿真与应用机械工业出版社机械工业出版社CHINA MACHINE PRESSCHINA MACHINE PRESS讲课内容讲课内容第第 1 1 章章 概述概述第第 2 2 章章 MATLAB MATLAB 程序设计基础程序设计基础第第 3 3 章章 MATLAB MATLAB 图形设计图形设计第第 4 4 章章 控制系统数学模型及其控制系统数学模型及其MATLABMATLAB描述描述第第 5 5 章章 控制系统计算机辅助分析控制系统计算机辅助分析第第 6 6 章章 控制系
2、统计算机辅助设计控制系统计算机辅助设计第第 7 7 章章 控制系统控制系统SimulinkSimulink仿真仿真第第 8 8 章章 控制系统控制系统MATLABMATLAB仿真实例仿真实例机械工业出版社机械工业出版社CHINA MACHINE PRESSCHINA MACHINE PRESS第第6 6章章 控制系统计算机辅助设计控制系统计算机辅助设计6.1 6.1 控制系统设计的基本方法控制系统设计的基本方法6.2 6.2 基于基于MATLABMATLAB的根轨迹设计的根轨迹设计6.3 6.3 基于基于MATLABMATLAB的频率特性设计的频率特性设计6.4 6.4 基于基于MATLABM
3、ATLAB的的PIDPID控制器设计控制器设计6.5 6.5 基于基于MATLABMATLAB的状态反馈设计的状态反馈设计6.6 6.6 基于基于MATLABMATLAB的二次型优化设计的二次型优化设计机械工业出版社机械工业出版社CHINA MACHINE PRESSCHINA MACHINE PRESS6.1 控制系统设计的基本方法控制系统设计的基本方法6.1.1 6.1.1 经典方法经典方法串联校正串联校正是最常用的校正方法。按校正装置的特点来分,串联校正又分为:超前(微分)校正滞后(积分)校正滞后-超前(积分-微分)校正6.1.2 6.1.2 现代方法现代方法1.1.状态反馈状态反馈极点
4、配置状态观测器的设计带状态观测器的状态反馈系统控制系统的解耦2.2.最优控制最优控制最优控制系统设计包括状态反馈状态反馈和线性二次型最优控制器的设线性二次型最优控制器的设计计和输出反馈的线性二次型的最优控制输出反馈的线性二次型的最优控制。机械工业出版社机械工业出版社CHINA MACHINE PRESSCHINA MACHINE PRESS6.2 基于基于MATLAB的根轨迹设计的根轨迹设计系统开环零点系统开环极点系统根轨迹增益机械工业出版社机械工业出版社CHINA MACHINE PRESSCHINA MACHINE PRESS6.2 基于基于MATLAB的根轨迹设计的根轨迹设计poles=
5、-2.7667 -1.4299 -0.4017+0.7148i -0.4017-0.7148i机械工业出版社机械工业出版社CHINA MACHINE PRESSCHINA MACHINE PRESS6.2 基于基于MATLAB的根轨迹设计的根轨迹设计6.2.2 6.2.2 增益设计法增益设计法为了检验所设计系统是否满足期望性能指标,编写MATLAB程序和运行结果如下:%check step response of system%old system sys=zpk(,0-3-1+i-1-i,1);sys_old=feedback(sys,-1);disp(Natural frequency a
6、nd damping of the Old system)wn,damping=damp(sys)%New system sys_new=zpk(,-2.7667 -1.4299 -0.4017+0.7148i -0.4017-0.7148i,2.6600);disp(Natural frequency and damping of the new system)wn.damping=damp(sys_new)step(sys_new);机械工业出版社机械工业出版社CHINA MACHINE PRESSCHINA MACHINE PRESS6.2 基于基于MATLAB的根轨迹设计的根轨迹设计6
7、.2.2 6.2.2 增益设计法增益设计法运行结果:Natural frequency and damping of the Old systemwn=0.8199 0.8199 1.4299 2.7667 damping=0.4899 0.4899 1.0000 1.0000 运行结果表明,原系统有正实部极点有正实部极点,不稳定不稳定,阶跃响应发散;新的系统闭环极点全在左半平面闭环极点全在左半平面,系统稳定系统稳定,具有一对离虚轴最近的极点,阻尼比为0.5附近,满足设计要求。机械工业出版社机械工业出版社CHINA MACHINE PRESSCHINA MACHINE PRESS6.2 基于基
8、于MATLAB的根轨迹设计的根轨迹设计机械工业出版社机械工业出版社CHINA MACHINE PRESSCHINA MACHINE PRESS6.3 基于基于MATLAB的频率特性设计的频率特性设计机械工业出版社机械工业出版社CHINA MACHINE PRESSCHINA MACHINE PRESS6.3 基于基于MATLAB的频率特性设计的频率特性设计机械工业出版社机械工业出版社CHINA MACHINE PRESSCHINA MACHINE PRESS6.3 基于基于MATLAB的频率特性设计的频率特性设计机械工业出版社机械工业出版社CHINA MACHINE PRESSCHINA MA
9、CHINE PRESS6.3 基于基于MATLAB的频率特性设计的频率特性设计机械工业出版社机械工业出版社CHINA MACHINE PRESSCHINA MACHINE PRESS6.3 基于基于MATLAB的频率特性设计的频率特性设计机械工业出版社机械工业出版社CHINA MACHINE PRESSCHINA MACHINE PRESS6.4 基于基于MATLAB的的PID控制器设计控制器设计机械工业出版社机械工业出版社CHINA MACHINE PRESSCHINA MACHINE PRESS6.4 基于基于MATLAB的的PID控制器设计控制器设计机械工业出版社机械工业出版社CHINA
10、 MACHINE PRESSCHINA MACHINE PRESS6.4 基于基于MATLAB的的PID控制器设计控制器设计性能指标设定法是根据系统闭环性能要求来设计PID控制器。机械工业出版社机械工业出版社CHINA MACHINE PRESSCHINA MACHINE PRESS6.4 基于基于MATLAB的的PID控制器设计控制器设计figure(1)step(sysclose1,sysclose2)figure(2)bode(sys,sysopen)functionsysc,Kp,Ti,Td=pidindex(sys,Ess,Wc,PM,type)%sys-%the original
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