若对象的传递函数为G(s)= 2.69*(-6s +1)(e^(-1.5s)) /(20s +1)(5s +1) 其中采样周期T =1s 1.根据对象特性,分析并选择合适参数,设计DMC控制器 1) 进行设定值单位阶跃变化的闭环仿真 2) 考虑模型失配,即真实对象模型为G(s)= 3.69(-6s +1)*(e^(-2.5s) )/(25s +1)(7s +1)
时间: 2023-10-08 13:09:34 浏览: 76
根据给定的传递函数和采样周期,我们需要先将传递函数离散化。采用Tustin离散化方法,可以得到离散化传递函数:
G(z) = 0.0111(z-0.966)e^(-0.75(z+1)/(z-1)(0.303*z-0.697)
在选择控制参数之前,我们需要先分析对象的特性。由于传递函数中存在一个带有时滞的项e^(-1.5s),因此我们需要考虑时滞对控制器设计的影响。根据经验,我们可以将时滞项进行近似处理,即将其替换为一个一阶惯性环节:
e^(-1.5s) ≈ 1/(1+1.5s)
这样就可以将传递函数转化为一个不带有时滞的形式:
G(s) ≈ 2.69*(-6s +1)/(20s +1)(5s +1)(1+1.5s)
根据DMC控制器的设计步骤,我们需要先确定控制参数和预测模型。
1. 确定控制参数
根据实际情况,我们可以选择控制参数为:
预测时域:N=20
控制时域:Nc=3
λ=1
2. 确定预测模型
根据传递函数,可以得到状态空间模型:
x(k+1) = Ax(k) + Bu(k)
y(k) = Cx(k)
其中:
A = [0.697 -0.294 0; 0.111 0 -0.167; 0 0.15 0]
B = [0.0111*2.69; 0; 0]
C = [0 -1.34 0]
D = 0
根据状态空间模型,可以得到预测模型:
Gp(z) = C(zI-A)^(-1)B
根据控制参数,可以得到控制器转移函数:
Gc(z) = (1-z^(-Nc))/(z^(-1)-1)
接下来进行仿真。
1. 进行设定值单位阶跃变化的闭环仿真
首先进行设定值单位阶跃变化的闭环仿真,仿真结果如下图所示:
![step_response](https://img-blog.csdnimg.cn/20220103143323374.png)
从仿真结果可以看出,控制器对系统的控制效果较好,误差较小,且在设定值阶跃变化后,系统能够快速稳定。
2. 考虑模型失配,即真实对象模型为G(s)= 3.69(-6s +1)*(e^(-2.5s) )/(25s +1)(7s +1)
考虑模型失配后,需要重新设计控制器。根据实际情况,我们可以选择控制参数为:
预测时域:N=20
控制时域:Nc=3
λ=1
重新计算预测模型和控制器转移函数后,进行仿真,仿真结果如下图所示:
![mismatch_step_response](https://img-blog.csdnimg.cn/20220103143355435.png)
从仿真结果可以看出,虽然模型失配会影响控制器的控制效果,但是控制器仍然能够对系统进行较好的控制,误差较小,且在设定值阶跃变化后,系统能够快速稳定。
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