matlab-sisotool讲解

MATLABSISOTOOL工具箱简介SISOTOOL工具箱简介Matlab的ControlSystem工具箱提供了单输入单输出系统补偿器的设计工具Sisotool。Sisotool是SingleInputSingleOutputToolbox的缩写，它是Matlab的ControlSystem工具箱的子工具箱。Sisotool工具箱能够利用根轨迹图或开环系统的Bode图，通过修改线性系统零点、极点以及增益等传统设计方法实现系统控制器的设计。在设计控制器时还可以设计相关的约束条件，例如阻尼比、自然频率、超调量、幅值裕度和相位裕度等，设计后还可以显示校正后闭环系统的阶跃响应和闭环系统的频率特性等。SISOTOOL工具的使用方法在Matlab命令窗口中输入sisotool工具箱即可启用例子1有一电液伺服机构的传递函数为240000000()(250)(4090000)Gsssss用上述的电液伺服机构可以构成闭环位置伺服系统，如图1所示，设计控制器C使该系统的单位阶跃响应满足下列条件1、调整时间2、超调量5%PM0.05sts()Gs()Cs控制器电液伺服机构图1SISOTOOL工具的使用方法图2SISOTOOL工具的使用方法点击“File”“Import”导入系统GSISOTOOL工具的使用方法设置约束条件，在“Edit”RootLocusDesignConstrantsNew分别设置设置“SettingTime”为0.05“PercentOvershoot”为5。SISOTOOL工具的使用方法调整控制器的增益设计控制器，使得闭环极点放在所需的位置，为了满足调整时间和超调量的要求，系统的闭环主导极点应位于淡粗线所围成的区域内，在靠近虚轴的复数开环极点的左侧加入一对共轭复零点，同时在淡粗线所围成的区域内的附近添加一对共轭复极点。拖动加入的零点和极点来调整控制器的零点和极点的位置，拖动任一方块来调整增益的值，使得系统新的闭环主导极点落在淡粗线所围成的区域内。SISOTOOL工具的使用方法例子2图2-1俯仰通道稳定控制系统方框图()CsI()dGs2()Gs()gGs1()Gs()aGscNaNNzzcg220000(23)()(50)sCsss0.18I设计总结利用SISOTOOL工具箱方便地设计出经典控制系统，但是控制器零极点的选择仍需要不断试凑，直到基本满足性能要求。因此在设计过程中，必须注意以下规律：有意识地在系统中加入适当的零点，以抵消对动态过程影响较大的不利极点，使系统的动态过程获得改善。要正确配置闭环主导极点的位置。把系统的设计要求表示成希望极点的区域。通过加入适当的零点和极点，使得系统的闭环主导极点落在希望的区域。如要求系统快速性好，则闭环极点应远离虚轴；若要系统平稳性好，则闭环负数极点对应设置在于负实轴夹角较小的等阻尼比线上