我要在MATLAB上完成下面这个任务:已知系统传递函数G(s)=10/(0.5s^2+s),用根轨迹法设计超前校正装置K(s)=k(τs+1)/(Ts+1),要求K>20,该系统时域性能指标超调量<15%,调节时间<1.5s。 给出相应的完整代码和步骤
时间: 2024-10-29 22:19:46 浏览: 46
Sim(ClosedLoop_z,Input,Output,k):传递函数模拟功能-matlab开发
在MATLAB中,你可以通过以下步骤和代码来使用根轨迹法设计超前校正装置,以满足给定的性能指标:
**步骤1: 导入所需库**
```matlab
% 加载根轨迹工具箱
if ~isToolboxAvailable('robust')
error('Robust Control Toolbox is required for this task.');
end
```
**步骤2: 定义原系统的传递函数 G(s)**
```matlab
G = tf([10], [0.5, 1]);
```
**步骤3: 设计超前校正装置 K(s)**
为了保持K > 20,你需要找到一个适当的τ (滞后项的比例系数) 和 T (积分项的时间常数)。可以使用`place`函数来尝试不同的组合,直到满足K > 20。
```matlab
k_min = 20;
options = rtp_Options; % 初始化根轨迹选项
options.RootMargin = Inf; % 设置根轨迹的裕度
[tau, Ts] = place(G, k_min, 'Pole-placement', options);
K = tf(k_min * (tau*s + 1), Ts * s + 1);
```
**步骤4: 检查性能指标**
现在需要计算校正后的闭环系统H(s) = G(s) * K(s),并检查超调量、调节时间和稳定性。
```matlab
H = feedback(G*K, 1); % 构建闭环系统
% 计算性能指标
stepInfo = stepinfo(H); % 超调量、调节时间和上升时间
overshoot = stepInfo.Overshoot;
settling_time = stepInfo.SettlingTime;
rise_time = stepInfo.RiseTime;
% 判断是否达到目标
if overshoot > 15 || settling_time > 1.5 || rise_time > 1.5
disp(['性能指标未达到:超调量 ', num2str(overshoot*100), '%, 调节时间 ', num2str(settling_time), 's, 上升时间 ', num2str(rise_time), 's']);
else
disp('性能指标达到要求!');
end
```
如果上述步骤无法直接得到满足条件的结果,你可能需要调整`place`函数的参数或优化其他设置。在这个过程中,你可能需要循环迭代,直到性能指标符合需求。
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