基于matalab軟件的隨動系統(tǒng)的控制設(shè)計及仿真

摘 要：本文對一小功率隨動系統(tǒng)進(jìn)行了分析研究。并對系統(tǒng)進(jìn)行了建模，構(gòu)造了其具體的系統(tǒng)框圖；并利用Matlab軟件對系統(tǒng)進(jìn)行了多次仿真，最終為本系統(tǒng)設(shè)計了一種串聯(lián)校正方案，使得系統(tǒng)的性能達(dá)到了較高水平。

關(guān)鍵詞：隨動系統(tǒng) 建模 Matlab軟件仿真 串聯(lián)校正

中圖分類號：TP273.2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）01（a）-0032-01

隨動系統(tǒng)在工程設(shè)計中的應(yīng)用十分廣泛，其物理定義為：在控制系統(tǒng)中若給定的輸入信號是預(yù)先未知且隨時間變化，并且系統(tǒng)的輸出量隨輸入量的變化而變化的一種特殊系統(tǒng)。對于閉環(huán)自動控制設(shè)備的隨動系統(tǒng)，它在生產(chǎn)過程中對運動對象的控制及定位、瞄準(zhǔn)、跟蹤步驟中起著重要作用，已經(jīng)成為各種調(diào)節(jié)系統(tǒng)的必備成分。本文針對小功率隨動系統(tǒng)進(jìn)行了建模研究，并設(shè)計了一種串聯(lián)校正方案，其實驗方法可供參考。

1 系統(tǒng)模型的建立

位置隨動系統(tǒng)是一類反饋控制系統(tǒng)，其原理為具有位置指令和位置反饋的檢測裝置通過位置指令裝置將希望的位移轉(zhuǎn)換成具有確定精度的電量，利用反饋裝置隨時檢測出被控設(shè)備的實際位移（轉(zhuǎn)化為電量）與初始指令進(jìn)行比較，把偏差信號放大后，控制執(zhí)行電機向消除偏差的方向旋轉(zhuǎn)直到達(dá)到要求為止。這就是一個簡單的位置隨動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型。

1.1 隨動系統(tǒng)的模型圖（如圖1）

2 校正前的系統(tǒng)分析

小功率隨動系統(tǒng)因電機的電樞電阻較大，允許的過載倍數(shù)較高，且不必過多限制過渡過程中的電流，為提升系統(tǒng)的快速性，可不設(shè)置轉(zhuǎn)速環(huán)和電流環(huán)。用SIMULINK進(jìn)行動態(tài)仿真，得出系統(tǒng)校正前的階躍響應(yīng)曲線和BODE圖，如圖2和3所示。

3 由未校正系統(tǒng)得出結(jié)論

圖中所得Gm=-7.57，Pm=-3.2352，Wg=31.6228，Wc=48.8475。該系統(tǒng)校正前的階躍響應(yīng)曲線是發(fā)散的，說明系統(tǒng)不穩(wěn)定，必須進(jìn)行校正。

4 系統(tǒng)的串聯(lián)校正

提升增益系數(shù)Kp能夠降低系統(tǒng)的靜態(tài)誤差、縮小過渡過程時間和上升時間；提升積分增益系數(shù)Ki，能夠降低系統(tǒng)的靜態(tài)誤差；而提升微分增益系數(shù)Kd能夠降低系統(tǒng)的超調(diào)量、縮小過渡過程時間、而對系統(tǒng)的上升時間和靜態(tài)誤差的影響不大。于是我們可以取環(huán)節(jié)的傳遞函為：Gc（S）=（0.0087S2

+0.2435S+1/（0.0009984S2+0.4184S+1）。

軟件仿真后得到系統(tǒng)校正后的Bode圖和階躍響應(yīng)曲線。系統(tǒng)的階躍響應(yīng)時域性能參數(shù)和頻域性能參數(shù)如表1和2所示。

5 結(jié)語

該系統(tǒng)經(jīng)過串聯(lián)校正后，其響應(yīng)的頻域和時域性能指標(biāo)均達(dá)到較高要求。系統(tǒng)的性能達(dá)到了較高水平，實驗結(jié)果令人滿意。

心得體會：實驗建模后期，必須反復(fù)試驗，絕不放棄，只有堅持不懈才能得到想要的結(jié)果。想到這段時間的查資料，學(xué)軟件，計算，仿真，付出了很多時間，雖然很辛苦，但也真的覺得值得了，學(xué)到了很多課本上不曾講過的東西，也學(xué)會了翻閱大量資料查找自己需要的東西，領(lǐng)會到前輩一些好的研究方法，在這其中我認(rèn)為最重要的還是加強了對matalab軟件的學(xué)習(xí)應(yīng)用，對于電氣專業(yè)的學(xué)生來說，這個真的有必要，我覺得這次論文的完成收獲了很多，學(xué)到了很多，我也將一如既往的學(xué)習(xí)、研究下去，讓興趣成為最好的老師，把我們的思想帶向更遠(yuǎn)的地方。

參考文獻(xiàn)

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