转子绕线机控制系统

转子绕线机控制系统结构示意图转子绕线机结构图

控制器

c s

G（）设计的具体要求是[22]：

1）响应的稳态误差小于10﹪，静态速度误差系数

v

K=10；2）系统对阶跃输入的超调量在10﹪左右；

3）按 =2％要求的系统调节时间为3s左右。

为了提高系统的稳定精度，必须采用高增益，但过高的1K 对系统的稳定性和动态性能都会产生不利影响。需要调节不同的1K 值下的系统响应。

1K =500时对应的控制器的瞬态响应如图16所示。

Step Response

Time (sec)

A m p l i t u d e

024681012

0.20.40.60.811.2

1.41.61.8System: G

P eak amplitude: 1.7Overshoot (%): 69.9At time (sec): 0.607

System: G

se Time (sec): 0.205

System: G

Settling Time (sec): 7.51

System: G Final Value: 1

上升时间s t r 205.0=，峰值7.1)(=p t h ，超调量%9.69%=σ，峰值时间s 607.0=p t ，调节时间s 51.7=s t ，终值1)(=∞h 。

速度误差系数c v s 0

s =50lim

G K →（）1050

500501

===K 速度误差()%10500

50501===

∞K e ss

当1K 取不同值时系统的各项性能

当1K =500， )(∞ss e =10％，刚好满足设计要求，但系统对阶跃输入的σ％=70％，s t =8s ，远大于设计指标值。因此，必须采用较为复杂的校正网络。

)(∞ss e 要求，取1K =500,绘出未校正系统的伯德图

10

10

10

10

-150-100

-50

50

M a g n i t u d e (d B )10

-1

10

10

1

10

2

10

3

-270

-225-180-135-90P h a s e (d e g )

Bode Diagram

Gm = 15.5 dB (at 17.3 rad/sec) , P m = 59.2 deg (at 5.41 rad/sec)

Frequency (rad/sec)

超前校正：

Step Response

Time (sec)

A m p l i t u d e

00.5

1 1.5

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

校正后系统的阶跃响应表明，系统引入超前校正网络后，相角裕度明显增大，动能改善较大，超调量及调节时间已能满足设计要求，但校正后系统的静态速度误差系数1800 3.5

5.0451025

v K ⨯=

=⨯⨯＜10使得系统斜

坡响应的稳态误差高达20%，不符合设计指标要求。为了减少系统的稳态误差，可尝试用根轨迹法设计滞后校正网络

-15

-10

-50

-10-8-6-4-202468

10Root Locus

Real Axis

I m a g i n a r y A x i s

-15

-10

-50

-10-8-6-4-202468

10Root Locus

Real Axis

I m a g i n a r y A x i s

Step Response

Time (sec)

A m p l i t u d e

024681012141618

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

System: G1

Rise Time (sec): 0.633

System: G1

P eak amplitude: 1.13Overshoot (%): 13.3At time (sec): 1.45

System: G1

Settling Time (sec): 8.89

System: G1Final Value: 1

三种校正设计结果

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