使用matlab做系统频域校正。给定系统G(s) =K/s(s+1)(s+2)采用频域法分析,设计串联超前-滞后校正器,使系统满足要求:(1)Kv=10s^(-1);(2) 相角裕量50度; (3)蝠值裕量不低于10dB。将代码写出来
时间: 2024-12-30 10:36:37 浏览: 10
在MATLAB中进行系统频域校正是一个典型的过程,通常涉及绘制系统的根轨迹、选择合适的校正器类型以及计算其参数。对于给定的系统 \( G(s) = \frac{K}{s(s+1)(s+2)} \),我们需要设计一个串联超前-滞后校正器(Proportional-Integral-Derivative, PID控制器),以满足相角裕度和幅值裕度的要求。
首先,让我们了解一下PID控制器的表达式:
\[ C(s) = K_c + T_i \frac{s}{s + \tau_i} + T_d \frac{s + \tau_d}{s} \]
其中:
- \( K_c \) 是比例增益,
- \( T_i \) 和 \( \tau_i \) 分别是积分时间和积分时间常数,
- \( T_d \) 和 \( \tau_d \) 分别是微分时间和微分时间常数。
为了满足题目条件:
1. Kv = 10s^(-1),这给出了比例增益\( K_c = 10 \)。
2. 相角裕度为50度,这意味着我们希望闭环系统的极点尽可能接近实轴,并且有一个小的负实部。可以先估计积分和微分环节的参数来达到这个目标。
3. 幅值裕量不低于10dB,需要找到合适的积分时间和微分时间常数组合,使得开环传递函数加上校正器后的闭环幅值下降10dB。
这是一个迭代过程,可以使用MATLAB的`place`函数确定位置控制器的位置,然后调整积分和微分部分以优化性能。以下是一个简化的示例代码:
```matlab
% 给定的原始系统参数
K = 1; % 系统增益 (已知Kv = 10,所以假设其他地方已经处理过)
s = tf('s');
% 设计PID控制器
Ki = 0; % 初始积分项设置为0,可以根据需要调整
Td = 0; % 微分项初始设置为0
Ti = 10; % 积分时间(经验值,可能需要调整)
td = 0.1; % 微分时间(经验值)
% 创建PID控制器
C = K * [1 Ti / (Td*s + 1); 0 Td / s];
% 构建闭环系统
Gc = G * C;
% 计算闭合系统的极点和零点
poles(Gc);
zeros(Gc);
% 设置幅值裕度目标(例如,-30 dB是标准的10dB裕量)
margin = gain(Gc);
while margin < -30 % 迭代直到达到10dB裕度
% 调整积分和微分参数
% ... (这里你可以尝试使用优化算法如fmincon等)
Ki = ...; % 更新积分项
Td = ...; % 更新微分项
C = K * [1 Ki / (Td*s + 1); 0 Td / s];
Gc = G * C;
margin = gain(Gc);
end
% 输出校正后的控制器参数
disp(['Final PID gains: Kc = ', num2str(Kc), ', Ti = ', num2str(Ti), ', Td = ', num2str(Td)]);
% 结果检查
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