Matlab在直流电机控制系统校正设计中的应用 Application of Matlab in Compensation Design of DC Motor Control System.pdfVIP

第25卷第3期 电 力 学 报 V01．25No．3 2010年6月 EI，ECTRICPOWER Jun． 2010 JOURNAI。OF 文章编号： 1005—6548(2010)03—0218—03 Matlab在直流电机控制系统校正设计中的应用 臧 义，孙红鸽，曹 毅 (河南工业大学电气工程学院，郑州450007) 摘 要：给出了利用Matlab单输入单输出设计工具(SISODesignT001)设计控制器传递函数 的方法。在建立了直流电机的数学模型后，根据系统的性能要求，使用SISODesignTool设计了 电机系统的控制器，通过实时观察系统的阶跃响应由线确定控制器的传递函数，保证了系统设计的 正确性。 关键词：SISO直流电机；控制系统；设计 中图分类号：TP391．9 文献标识码：A 经典控制系统有频率法和根轨迹法两种基本设 计方法。用这两种方法设计经典控制系统的过程可 以看成是一种试凑和循环的过程，根据系统的性能 指标要求，加入适当的控制器，反复调整控制器的参 数直到系统满足要求为止[1’2]。采用Matlab中的 SISO DesignTool即单输入单输出设计工具进行经 典控制系统设计，可以在调整控制器参数后，通过实 时观察对象的阶跃响应曲线确定其传递函数，简化 了设计过程口“]。本文以直流电机控制系统设计为 例，重点分析利用SISO Tool对对象进行系 Design 统校正设计的过程。 1 SISO 图1 电枢控制直流电动机原理图 DesignTool简介 控制系统性能要求为：上升时间小于0．5S，稳 SISO DesignTool是Matlab中一个图形用户 态误差小于5％，超调量小于10％，增益裕量大于 界面(GUI)的设计工具，可用来分析和调整SISO 20dB，相位裕量大于40 deg。 反馈控制系统。它能用根轨迹图／伯德(Bode)图进 取电压U为输入，转速∞为输出，由已知条件和 行控制器的设计。由于采用了GUI，用户无需从键 原理图，根据直流电机的运动方程可以求出电动机 盘输人许多操作命令，导入系统各个环节的模型后 系统的数学模型为： 就能自动显示根轨迹图和伯德图，用鼠标可以直接 … K。 对屏幕上的对象进行操作，并且与SISO动态连接 叭2玎■兀可了面币再琢面了琢面一 viewer马上显示出设计结果， 1．5 的可视分析工具LTI 52+14s+40 这样用户可以一边看闭环响应，一边调整控制器的 用上述的直流电机可以构成闭环控制系统，如 增益、极点和零点，直到设计出满足要求的控制器 图2所示。设计控制器C使该系统的单位阶跃响 为止‘1t引。 应满足上述性能要求。 2设计和仿真示例 下图是电枢控制直流电动机拖动惯性负载的原 收稿日期：2010—04—20 基金项目：河南工业大学网络课程、教学研究重点资助项目(2008GJYJ—A18) 作者简介：臧义(1980一)．