29控制系统仿真及CAD 3 设计与仿真验证

控制系统仿真及CAD——设计与仿真验证主讲人：王彪南京航空航天大学自动化学院2009.10控制系统MAD过程被控对象系统模型控制系统系统特性演绎推理归纳总结理论分析仿真分析实验分析设计理论知识实验数据建模实验验证仿真验证控制系统设计与物理实现内容：拟定控制方案（控制器类型与结构），设计控制规律，整定控制参数；方法：经典：根轨迹法、频率响应法现代：最优控制、状态空间法实施：以计算机为辅助工具（CAD）1)()(TsKsUs控制器被控对象控制器计算装置曲柄摇杆横梁小球电位器给定位置球杆控制系统设计控制系统是由被控对象与控制器组成的闭合回路；控制器一般由测量装置，计算装置和执行装置等组成小球位置齿轮传动伺服电机编码器e∞=0tp=1.8s=0.707e∞=0tp=0.05s=0.707被控对象：性能指标要求：转角伺服控制无稳态误差阻尼比峰值时间直流永磁电机转角控制系统设计5147.376224.66ss1u707.0stp05.0控制方案？？控制规律？？稳、准、快直流永磁电机转角伺服控制方案反馈控制：保证伺服控制稳定性被控对象为I型系统：保证系统无稳态误差控制形式：调节系统动态性能，但不应改变上述静态性能串联PID反馈控制双闭环速度反馈控制控制规律：因方案、指标等而异参数整定手段：利用仿真试验查看系统的动静态特性直流永磁电机串联PID反馈控制控制形式：控制规律：sKsKKsEsUDIP)()(??,DPKK5147.376224.66ss1uPIDer串联PD反馈控制参数整定利用仿真整定参数：只调节比例KP，掌握变化规律只调节微分KD，掌握变化规律同时调节KP与KD，满足指标要求利用理论计算指导参数整定：bKsbKasbKbsKsRsPDPD)()()(22nPbKnDbKa221npt323.1514.1188577.88DpnKK串联PD控制simulink仿真验证串联PD控制内建函数仿真验证串联PD控制自编代码仿真验证直流永磁电机双闭环速度反馈控制控制形式：闭环传递函数：bKsbKasbKsRsPDP)()()(25147.376224.66ss1uPKeDKr速度反馈控制simulink仿真验证速度反馈控制内建函数仿真验证速度反馈控制自编代码仿真验证单速率采样控制系统仿真5147.376224.66ss1uPIDdedrDA/AD/ZOHTA/D与D/A的速率一般相同单速率采样控制系统simulink仿真单速率采样控制系统内建函数仿真单速率采样控制系统自编代码仿真多速率采样控制系统仿真5147.376224.66ss1uPKeDKrDA/DA/AD/采样速率可以相同也可以不同多速率采样控制系统simulink仿真多速率采样控制系统内建函数仿真多速率采样控制系统自编代码仿真电机中的非线性因素simulink球杆控制系统外环设计横梁小球机构中的非线性仿真