裕量合适。
此时最大超调量为4.70%，相位裕量为?? 66.4120，剪切频率?c?390.8797rad/s (4)考虑实际环节的饱和特性对响应曲线的影响：在(4)的基础上，在控制器的输出端加饱和环节，饱和值为±5，输入单位阶跃信号，看各点波形，阶跃响应曲线与(4)有何区别？
Simulink模型如下
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仿真结果如下所示：
红线为加了限幅器的曲线，可见限幅器使得响应时间变长，原先的响应时间在0.003秒左右，限幅后，响应时间在0.02秒以上，同时超调量增加约5%最终稳态值不变
3. 直流电机的位置闭环控制
直流电机位置闭环控制系统如下图，其中做了电流控制环。T为电磁力矩，作用在电机轴上的阻力矩。
Td为
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（1）先调好速度环：仅对上图中的速度环分析和仿真，速度控制器Gc?(s)取为KP
形式，确定其参数。
取KP?105。此时最大超调量为4.70%，相位裕量为?? 65.9825，剪切频率
?c?423.1329rad/s，满足要求。如图：
（2）设Td?1(t)，仿真速度环在单位阶跃输入下的输出?，分析稳态误差。 稳态误差包括两部分：输入引起的误差和干扰引起的误差。
对于输入引起的误差，开环传递函数为?型系统，单位阶跃输入的稳态误差为0。 对于干扰引起的误差：
2000.022000.021s0.001s?1s0.001s?1偏差?(s)? Td(s)?KPKP2000.022000.02s1?1?s0.0001s?10.001s?1s0.0001s?10.001s?18
干扰引起的稳态偏差?ss?lim?(t)?lims?(s)?t??s?01 KP干扰引起的稳态误差ess2??ssH(0)?11??0.47619
KP?0.02105?0.02则总误差ess?ess1?ess2?0.47619 （3）调试位置环：令
Td?0，分析速度环的闭环传递函数，设计、调试
KP
形式的
Gc?(s)，使位置环具有尽可能快的响应速度并且无超调。
时，速度环的闭环传递函数：
Td?01200200Gc?(s)(0.001s?1)0.0001s?1sG(s)??12000.02s(0.001s?1)(0.0001s?1)?4Gc?(s)1?Gc?(s)0.0001s?1s0.001s?1
Gc?(s)调节
KP
形式的Gc?(s)。当KP增大时，超调量逐渐增大，调整时间先减少再增大。
在没有超调量的情况下取调整时间最短的
此时，单位阶跃响应曲线如下：
KP，最后得到KP?4.2。
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（4）令
Td?1(t)，仿真位置环在单位阶跃输入下的输出?。分析稳态误差。
仿真曲线如上图所示。
同样，稳态误差包括两部分：输入引起的误差和干扰引起的误差。
对于输入引起的误差，开环传递函数为?型系统，单位阶跃输入的稳态误差为零。 对于干扰引起的误差： 偏差：
2000.0212000.021(??1)(??1)221 s0.001s?14.2s0.001s?14.2?(s)?Td(s)?4.2?1052000.0214.2?1052000.0211?(??1)1?(??1)s220.0001s?1s0.001s?14.20.0001s?1s0.001s?14.211?
t??s?04.2?105441?11干扰引起的稳态误差ess2?ss? ?H(0)80?(0.02?1)80.384.211?则总误差ess?ess1?ess2?0? 80.3880.38干扰引起的稳态偏差?ss?lim?(t)?lims?(s)?
（5）如何调整制器的参数。
Gc?(s)和
Gc?(s)的形式可以使
Td为常数时?的稳态误差为0？确定控
KIKI??Gc?(s)?KP?Gc?(s)?KP?ss，Td?c(t)。 设，
同样，稳态误差包括两部分：输入引起的误差和干扰引起的误差。 对于输入引起的误差，开环传递函数为：
KIKI?12000.02?G(s)H(s)?(KP?)(KP?)(?1)ss0.0001s?1s2(0.001s?1)(K?KI)Ps
?200(KPs?KI)(KP?s?KI?)0.02?(0.001s?1)(KPs?KI)s2(0.0001s?1)(0.001s?1)(KPs?KI)
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直流电机伺服系统实验报告 - 图文
