二阶及高阶控制系统性能改善.doc

文档介绍：实验二 二阶及高阶控制系统性能改善
教材P80-82中指出，在工程实践中可通过在系统中增加合适的附加装置改善二阶系统的性能，比如增加比例微分控制器，或者增设微分负反馈，可使得欠阻尼二阶系统的等效阻尼比增大，从而使系统超调量减小。设实验二 二阶及高阶控制系统性能改善
教材P80-82中指出，在工程实践中可通过在系统中增加合适的附加装置改善二阶系统的性能，比如增加比例微分控制器，或者增设微分负反馈，可使得欠阻尼二阶系统的等效阻尼比增大，从而使系统超调量减小。设计一个验证程序，通过绘制阶跃响应曲线和性能参数计算，验证相关观点的正确性。
程序：
s=tf('s');
wn=4;kesai=;
G1=(wn^2)/(s*(s+2*kesai*wn));
step(feedback(G1,1),5);
grid on;
figure;
for tao=::;
G2=(tao*s+1)*(wn^2)/(s*(s+2*kesai*wn));
step(feedback(G2,1),);hold on;
end
figure;
for tao=::1;
G3=(wn^2)/(s^2+2*kesai*wn*s+tao*s*(wn^2));
step(feedback(G3,1));hold on;
end
绘制原始响应曲线与改善后响应曲线如图：
改造前，%，
增加比例微分控制后，当tao=，%，
增加微分负反馈控制后，当tao=，%，
当tao=.02时，%，
如图1所示的高阶系统属于结构不稳定系统，无论放大系数K如何取值，系统都不稳定，试验证之。结合教材P89中介绍的方法，如将系统中的一个积分环节改为惯性环节，或者在系统前加入比例微分控制，只要参数合适，不但可使之稳定还可获得不错的性能指标。试编程绘制改造前后的阶跃响应曲线，并计算改造后的性能参数以证明之。（设T=2）
图1
程序：
s=tf('s');