#前言
對於單輸入單輸出的控制系統矯正,性能指標的分析,使用MATLAB自帶的sisotool GUI工具非常方便,他的主要功能如下:
- 時域、頻域性能指標可視化
- 繪製根軌跡,零極點配置
- PID的自動矯正等
最大的方便的地方是,當你在校正的參數改變後,系統的根軌跡,bode圖,相應曲線能夠同步更新。
注:本文使用的 MATLAB 版本是 2014a
目錄
文章目錄
1 使用步驟
- 編寫M文件,建立各環節的傳遞函數
- 命令行輸如sisotool回車,打開GUI界面
- 將workspace中的模型導入sisotool
- 進行分析或設計
2 工作界面介紹
2.1 architecture界面
該界面用於選擇合適的模型結構,導入模型data。點擊control architecture選擇模型的結構,點擊system data導入模型各環節數據。
2.2 compensator editor界面
該界面是校正器編輯界面,用於選擇校正的參數,調整參數,同步參數的變化.比如,在graphic tuning的root locus圖中使用鼠標在圖中增加了開環零極點或改變了閉環極點的未知,響應的變化會在該界面同步更新,顯示增益,所增加的開環零極點的具體數值.當然,如果當前打開analysis plot,其中的響應曲線也會響應的變化。
2.3 graphic tuning界面
用於控制要顯示的圖像,根軌跡校正肯定要選擇根軌跡,頻域校正選擇開環bode圖。可以在一個窗口中顯示多種類型的圖形。
設計工作就是在所顯示的圖形上完成的。
2.4 analysis plot界面
參數調整後效果好不好,需要看相應曲線圖,該界面控制要顯示那些用於分析系統性能的圖形。
2.5 automated tuning
提供了PID自動整定的功能,實際上PID校正是開環零極點配置,PI控制增加了一個位於原點的開環極點,減小穩態誤差,同時,也增加了位於左半平面的開環零點,使相應迅速。
3 實例:單閉環直流調速系統PID校正
3.1 建立模型
編寫M腳本
clc
% clear all
Kp=[];
Ti=[];
Ks=44;
Ts=.00167;
Tl=.017;
Tm=.075;
Ce=.192;
a=.01;
Un_=10;
Il=0;
R=1;
Kcr=(Tm*(Tl+Ts)+Ts^2)/(Tl*Ts);
Kp_cr=Kcr*Ce/(Ks*a)
save('單閉環直流調速.mat');
Gupe=tf([Ks],[Ts 1])
G1=tf([1/R],[Tl,1])
G2=tf([R],[Tm 0])
G3=G1*G2
G4=feedback(G3,1)
G5=G4*(1/Ce)*Gupe*a %廣義被控對象的傳遞函數
3.2 打開sisotool導入模型
如下圖將G5賦值給G
進入compensator editor界面,開始時默認採用純比例校正,且C=1。
3.3 顯示圖形
在graphic tuning界面選擇要顯示的用於設計的圖形,如下選擇了root locus ,open-loop bode, closed-loop bode,
點擊show design 打開設計窗口,
在analysis plots中將plot1選擇爲階躍響應,
並show analysis plots,
3.4 PI自動校正
默認的參數肯定不是很好,我們採用automated tuning進行自整定一下,選擇PID tuning,type爲 PI,
點擊update compensator後,看看階躍響應是否效果更好了,
查看一下PI校正的參數
通過上式不難求出 和 .