东北大学精品课程控制系统仿真chapter-6.ppt

第6章

控制系统计算机辅助设计;主要内容;6.1超前滞后校正器

设计方法;超前校正器;滞后校正器;超前滞后校正器;6.1.2超前滞后校正器的设计方法;超前滞后校正器的设计规那么：;2024/6/23;【例6-1】;超前滞后校正器;2024/6/23;2024/6/23;基于模型匹配算法的设计方法;提出了下面的设计算法;其中，gp和f分别为受控对象和期望闭环

系统的传递函数模型，w1和w2为需要拟

合的频率段上下限。;【例6-2】受控对象模型为;6.1.3控制系统工具箱中的设计界面;【例6-3】受控对象和控制器的传递函数模型分别为;6.2基于状态空间模型的

控制器设计方法;将代入开环系统的状态方

程模型，那么在状态反响矩阵下，系统的闭环状

态方程模型可以写成;6.2.2线性二次型指标最优调节器;那么控制信号应该为;离散系统二次型性能指标;【例6-4】;6.2.3极点配置控制器设计;2024/6/23;Bass-Gura算法;基于此算法编写的MATLAB函数;Ackermann算法;【例6-5】;【例6-6】;6.2.4观测器设计及基于观测器的

调节器设计;2024/6/23;2024/6/23;【例6-7】;2024/6/23;带有观测器的状态反响控制结构图;2024/6/23;2024/6/23;如果参考输入信号，那么控制结构化简为;【例6-8】;2024/6/23;6.3过程控制系统的PID

控制器设计;连续PID控制器;离散PID控制器;离散形式的PID控制器;PID控制器的变形;离散增量式PID控制器;抗积分饱和(anti-windup)PID控制器;6.3.2过程系统的一阶延迟模型近似;由响应曲线识别一阶模型;基于频域响应的近似方法;基于传递函数的辨识方法;最优降阶方法;6.3.3Ziegler-Nichols参数整定方法;【例6-10】;2024/6/23;改进的Ziegler-Nichols算法;初始点A增益;PI控制器;PID控制器;【例6-11】;2024/6/23;改进PID控制结构与算法;精调的Ziegler-Nichols控制器及算法;2024/6/23;假设那么保存Ziegler-Nichols参数,同时为使超调量分别小于10%或20%，那么;【例6-12】;改进的PID结构;6.3.4最优PID整定算法;庄敏霞与Atherton教授提出了基于时间加权指标的最优控制PID控制器参数整定经验公式;Murrill提出了使得IAE准那么最小的PID控制器算??;对ITAE指标进行最优化，得出的PID控制器设计经验公式;【例6-13】;2024/6/23;6.3.5其他模型的PID控制器参数

整定算法;各种指标下的PD和PID参数整定公式;编写设计控制器的MATLAB函数;FOLIPD模型的PD和PID参数整定;编写设计控制器的MATLAB函数;【例6-14】;不稳定FOLPD模型的PID参数整定;不稳定FOLPD模型的PID控制器参数整定函数;6.3.6基于FOLPD的PID控制器

设计程序;通过得出的K,L,T参数,设计所需的控制器。

单击Designcontroller按钮,将自动设计出所需的PID控制器模型，并将其显示出来。

单击Closed-loopSimulation按钮，那么可以构造出PID控制器控制下的系统仿真模型，并在图形界面上显示系统的阶跃响应曲线。;6.4最优控制器设计;【例6-16】设计最优控制器;为使得ITAE准那么最小化，可以编写如下的MATLAB函数;2024/6/23;为了降低超调量，改进的仿真框图;2024/6/23;【例6-17】考虑前面的例子，假设可以接受的控制信号

限幅值为20;2024/6/23;6.4.2基于MATLAB/Simulink的最优

控制程序及其应用;将待优