matlab仿真第四章..pptVIP

经典控制理论CAD 3.2 控制系统的设计方法 串联校正：超前校正，滞后校正，滞后—超前校正 （一）超前校正： 其基本思想是：改变原有系统开环频率特性的形状，使其具有希望的低频增益、中频段具有希望的增益穿越频率和充分的稳定裕量，高频段增益尽快减小。 （二）滞后校正： 经典控制理论CAD 3.2 控制系统的设计方法 For example 已知单位负反馈系统被控对象传函： 试用BODE图设计方法对系统进行校正设计，使之满足： 1）在单位斜坡作用下，系统速度误差不小于30s-1 2）校正后系统剪切频率不小于2.3s-1 3）系统校正后相角稳定裕度大于40° 1）求K0：K0≥30，取K0=30 2）做原系统Bode图及阶跃响应曲线 3）求滞后校正器传函 4）校验 解： 经典控制理论CAD 3.2 控制系统的设计方法 课后自己练习: 1、Bode图法超前校正器程序设计 2、Bode图法滞后超前校正器程序设计 3、根轨迹法滞后校正器程序设计 4、根轨迹法超前校正器程序设计 5、根轨迹法滞后超前校正器程序设计 经典控制理论CAD 3.3 控制系统的优化设计 优化设计是指从控制系统设计的多个不同方案中选择目标函数为最优的设计方案。通常控制系统优化设计包括： 控制器参数优化设计 结构优化设计 优化设计的流程框图: 经典控制理论CAD 3.3 控制系统的优化设计 1、优化设计中的几个概念 设计变量: 在优化设计中，将某些有待选择的量值称为设计变量。 约束条件: 通常约束条件是由物理上无法实现的硬件所导致的。 目标函数:目标函数是系统设计的最终目标或希望获得的目标。 目标函数的评定与权函数：把几个约束条件统一起来综合考虑再 进行评判。 经典控制理论CAD 3.3 控制系统的优化设计 2、优化设计原理——单纯形法 常见的优化方法有黄金分割法、单纯形法以及随机射线法，其中单纯形法以其概念清晰、实现便利等优良性能广泛为人们所采用。所谓单纯形是指变量空间内最简单的规则形体。单纯形法的寻优原理可以用右图表示： 经典控制理论CAD 3.3 控制系统的优化设计 3、目标函数的选取 参数的优化设计常用的目标函数有： IAE准则 ISE准则 ITAE准则 ITSE准则 ISTAE准则 ISTSE准则 经典控制理论CAD 3.3 控制系统的优化设计 For example 试用IAE、ISE、ITAE准则计算系统PID校正器的参数，并对其进行阶跃给定响应的仿真。 已知某被控广义对象的传递函数为： 仿真程序 Outline 现代控制理论CAD 控制工具箱 控制系统稳定性分析 经典控制理论CAD 现代控制理论任务？ 现代控制理论是指用状态空间方法作为描述 动态系统的手段，来研究系统的稳定性、能 控性、能观性等定性问题，用极点配置、状 态反馈等理论及方法设计与分析控制系统。 现代控制理论CAD * * 控制系统仿真Control System Simulation 电力学院自动化系 温 素 芳 wensf@imut.edu.cn 本课程内容 第一章 系统仿真概述 第二章 控制系统的数学描述 第三章 MATLAB/SIMULINK 第四章 控制系统CAD 第五章 数字仿真技术的综合应用 第四章 控制系统CAD Outline 现代控制理论CAD 控制工具箱 控制系统稳定性分析 经典控制理论CAD 早期的控制系统分析过程复杂而耗时，如想得到一个系统的冲激响应曲线，首先需要编写一个求解微分方程的子程序，然后将已经获得的系统模型输入计算机，通过计算机的运算获得冲激响应的响应数据，然后再编写一个绘图程序，将数据绘制成可供工程分析的响应曲线。 MATLAB控制工具箱是MATLAB最早的工具箱，给控制系统分析带来了福音。 控制工具箱 位置:\matlab\toolbox\control 控制工具箱 1.1 系统建模 Creating linear models. tf - Create transfer function models. zpk - Create zero/pole/gain models. ss, dss - Create state-space models. Model conversions. tf2ss - Transfer function to state space conversion. zp2tf -