实验三 阀控液压马达速度控制系统分析与控制器设计实验指导

实验三阀控液压马达速度控制系统分析与控制器设计

实验目的：

1、掌握基于MATLAB的控制系统分析的方法

2、掌握控制系统校正设计的方法

实验要求：

1、基于MATLAB对阀控液压马达速度控制系统进行频域分析和时域分析

2、设计PID控制器使其达到控制要求并对校正后系统进行频域分析和时域分析

实验原理：

1.PID校正定义

PID校正：错误！未找到引用源。

其中e是偏差，即输出量与设定值之间的差值；u是控制量，作用于被控对象并

引起输出量的变化，其传递函数为：

2.PID控制器系数的确定

（1）由稳态误差确定积分增益系数K i

错误！未找到引用源。

错误！未找到引用源。

错误！未找到引用源。

（2）由幅值穿越频率和相角裕度确定比例、微分增益系数K p、K d

设校正后系统在幅值穿越频率w c处的期望相角值为错误！未找到引用源。

错误！未找到引用源。

实验内容：

一个经过线性化处理的阀控液压马达速度控制系统框图如下图所示，

设计PID 控制器G c (s)，使系统对单位斜坡输入的稳态误差为0.01，开环幅值穿

越频率为400rad/s ，相角裕度为50○

实验步骤：

1、 在MATLAB 中编写程序，绘制未校正系统开环Bode 图（带稳定裕量）和闭

环系统对单位阶跃干扰的响应

)

(lim *)(lim 175

.0*31001

)

(*00s G K K K s G K K s H E s v

i i s v ss

v ss ss →→=

==

=

=εε

计算开环传递函数，编写M 文件

得开环传递函数和Ki 值：

Bode 图

19.69

----------------------------------------------------------------

1.845e-011 s^4 +

2.453e-008 s^3 + 1.75e-005 s^2 + 0.006512 s + 1

2、设计控制器G c(s)（确定控制器参数）Z

3、在MATLAB中编写程序，绘制校正系统开环Bode图（带稳定裕量）和闭环系统对单位阶

跃干扰的响应，检查是否达到设计要求，如没有则调整控制器参数。

实验体会：描述实验过程中遇到的困难，如何解决，从中有何收获，以及本次实验的心得体会。

在实验过程中刚开始的时候因为当初学习的相关于测试技术的内容忘了，因此对于参数的设定一筹莫展，在老师的提醒下才得以解决。这个题目类似于当初做测试实验的题目，但是难度却是升了好多，相信matlab能够解决更加难的问题。