实验四simulink下的系统设计

1基于simulink的控制系统设计一、smulink仿真环境下的串联超前校正相位超前校正装置的传递函数为Gc(s)=Kpszs,│z││P│essv%5,Kv=K/2=20,K=40，校正前系统Simulink实现如图：校正前系统单位阶跃响应:Gc)2(ssk05101500.20.40.60.811.21.41.61.8X:0.4854Y:1.601time(s)y2串入超前校正Gc（s）=31)4.14/(1)8.4/1(ss校正后系统Simulink仿真如图：校正后系统的单位阶跃响应图为：05101500.20.40.60.811.21.4X:0.818Y:1.1863二、Simulink环境下的串联滞后校正相位滞后校正装置传函为：Gc（s）=Kpszs,│z││P│Theopen-looptransferfunctionoftheuncompensatedsystemis（未校正系统的开环传递函数如下）GH(s)=2)10(ssKThesystemisdifficulttodesignusingaphase-leadnetwork（使用相位超前校正难以满足性能要求）选则Kv=K/100,K=2000ThestepResponseofuncompensatedsystemisAsfigure:校正前系统Simulink实现如图：校正前单位阶跃响应图为：4Phase-lagCompensator（滞后校正）Gc(s)=)0111.0(91.0ssThecompensatedsystemGc(s)H(s)=2)10(2000ss.)0111.0(91.0ss=)0111.0()10()1.0(2222ssss校正后系统Simulink如图所示：校正后系统的单位阶跃响应如图所示（Scope波形图）：01234567891000.20.40.60.811.21.45三、PIDController被控对象G（s）=133123sss研究比例Kp，积分Ki和微分Kd对系统性能的影响系统的simulink的仿真图形为：1、纯比例控制PController（Ki=0，Kd=0）调整Kp=0.5，1，1.5，2研究Kp对系统性能的影响（P.0%，Tp，Ts，Wd-振荡频率等），纯比例控制阶跃响应具有稳态误差。Kp=0.5Kp=1Kp=1.5Kp=262、比例积分控制（PIController）Kp=1，Kd=0，Ki=0.5,1,1.5,2.0，调整Ki,研究Ki对系统性能的影响加入积分后，阶跃响应无稳态误差。PIcontroller阶跃响应图为：Ki=0.5Ki=1Ki=1.5Ki=23、比例微分控制（PDController）Kp=1，Ki=0，Kd=0.5,1,1.5,2.0，调整Kd，研究Kd对系统性能的影响Kd=0.1Kd=0.57Kd=1.5Kd=3.0Kd=4.04、比例积分微分控制（PIDController）Kp=1，Ki=1，Kd=1.5，PID阶跃响应图形为：8PID自整定（AutoTuning）的阶跃响应曲线Exercise1。Mp10.110.210.72。研究（分析）Kp，Ki，Kd对系统性能（单位阶跃响应）的影响（essv，Ts，Tp，P.0%等）MP10.1某控制系统如图MP10.1所示，其中,10911cGsGsss请用MATLAB程序验证,系统的相角裕度约为12，单位阶跃响应的超调量约为70%.图MP10.1带有校正网络的控制系统MP10.2某单位负反馈系统如图MP10.2所示，试设计一个简单的比例控制器cGsK，使系统的相角裕度达到45;并用MATLAB绘制系统的Bode图，9检验设计是否满足要求。图MP10.2带有比例控制器的反馈系统MP10.7某侧向波束导向系统的内回路如图MP10.7所示，其中飞机的传递函数为:2323Gss若系统采用的PI控制器为:21cKGsKs请设计该PI控制器：使系统单位阶跃响应的调节时间小于1s(i按2%准则)，单位斜坡响应的稳态误差小于0.1.然后通过仿真计算，验证设计结果。图MP10.7侧向波束导向系统的内部回路