控制系统实践教学资料：控制系统实践课仿真内容及要求.doc

控制系统实践课仿真要求和内容1.仿真要求仿真必须提供仿真程序和仿真报告仿真报告格式参见标准格式模板未提供仿真报告和仿真程序的同学没有参加实验的资格2.仿真内容2.1磁悬浮小球控制系统仿真内容2.1.1采用根轨迹方法进行控制器设计对象传递函数77.8421° S 一 0.031 If —30.5250超前校正G/S丿=kcGci(S) = kc耳吕二心丄甘耳aTs + 1 a s + i/ cxY达到控制指标：调整时间ts = 0.2s（%2）;最大超调量Mp<\0% ;绘制稳态误差10%

俯仰控制指标：调整时间ts <4s ;最大超调量7^, <10%;旋转控制指标：调整时间ts <6s ;最大超调量绘制稳态误差1% V 10%; △ < 1%两种情况下的阶跃响应曲线分析横侧轴和旋转轴内外环控制系统特点2.2.2采用LQR进行直升机控制器设计利用LQR方法，分别对直升机俯仰角和旋转速度进行控制X = AX-¥BUY = CX + DUX = [s c C p p r y]r； Y = [c p rf£—俯仰角；俯仰角微分；“卜一俯仰角积分分；P—横侧角；力一横侧角微分；尸一旋转角速度；y=p_旋转角速度积分; 根据前面分析计算得：010000000000001000000000010000000000002.070000000010£00■€5.825.8200P+00■P63.94■63.94r00y00一 一1 0 0 0 0 0 00 0 0 1 0 0 00 0 0 0 0 1 0y©P■P~0+ 00采用LQR进行控制器进行控制系统仿真达到控制指标：俯仰调整时I可ts < 4s ;俯仰最大超调量M{) < 10% ; 俯仰控制指标：调整时间ts <4s ;最大超调量Mp < 10% ;绘制稳态误差1% V 10%； A < 1%两种情况下的阶跃响应曲线。

采用三组K值进行比较，分析状态参数Q值的影响2.3工业仿真器系统仿真内容2.3.1采用PID进行工业仿真器控制器设计■前向通道中有微分项的PID控制c（ v）二型= 伙加/丿）&/〃+©$ +心）6、 心）s?+（",/丿）（&/〃+◎+ 代）仏・二5.81 ； J=o.O2O6； khw IJ - 290 o■反馈通道中有微分项的PID控制kdSc（ s）=型= （kh、JJ）（kpS + k）C S 心）s? +伙扁丿）（S? + " +代）对上述刚体模型进行仿真，比较分析前向通道PID和微分在反馈 通道上控制的区别，绘制稳态误差A<1%情况下的阶跃响应曲线 2.3.2采用PD加陷波滤波器控制器设计加陷波滤波器框图如下，N2(s)D*(s)&W(s)・ eg 二 Ng“(s) D(s) ' “(s) D(s)N© = 2306((5 + 1.236)2 + 17.612)A^2(5)= 361.6(5 + 497.1)D(s) = s(s + 1.691)((5 +1 ・395尸 + 22.792)参考参数心=0.003； -=5.81设计陷波滤波器N”G)/D〃(s),将零点(N”G)的根)对应在的 极点上，即消除谐振点。

再以经验法设计％)的根，最后设计PD参 数，保证系统稳定，并具有较小的稳态误差2.4扭矩仪系统仿真内容2.4.1采用PD加陷波滤波器控制器设计加陷波滤波器框图如下，G$(s) = kh\'N2(s)D*(s)kh、、N\ G) = 1600{(s + 0.19)2 +11.152}饥化⑸二200,000D(s) = s(s + 0.69) {(s + 0.38)2 +15.712}参考参数 ® =17.4= 17.4； ^=0.01 =0.010设计陷波滤波器N”G)/Q(s),将零点(N”G)的根)对应在zT(s)的 极点上，即消除谐振点再以经验法设计％)的根，最后设计PD参 数，保证系统稳定，并具有较小的稳态误差。