Ansys Electronics Desktop 2019R1 Q3D Extractor中的可控性判别与系统改造示例

可控性判别在ANSYS Electronics Desktop 2019 R1 Q3D Extractor的背景下，主要涉及电机系统的控制理论和设计。本文档详细介绍了电机在加负载时的传递函数及其状态方程，通过数学模型展示了如何计算放大系数和控制矩阵。状态方程是电机控制系统的核心，它反映了电机的动态响应和输入输出关系，其中包含了质量（m）、转动惯量（J）、电阻（R）、电感（L）等参数。 首先，作者给出了电机的传递函数G(s)，表达式包括电机的机械参数和电源特性，如转矩（T）、速度（ω）和电动势（E）。状态方程由系统动态（m、J、R、L）和外部输入（u）组成，通过积分环节和微分环节来描述电机在受控下的行为。通过计算得出被控对象的放大系数和控制矩阵B，这些值对于确保系统稳定性至关重要。 接着，文档提到离散化处理，通常用于将连续系统转化为便于数字信号处理的形式。通过采样频率和时间常数，将连续系统转换为离散系统，这涉及到采样函数和滤波器的设计。在这个过程中，作者设置了放大系数kc以改善指令灵敏度，并调整了正向通道的控制矩阵G。 最后，控制系统的可控性判别是关键环节，通过计算系统的特征多项式矩阵（即W和FG矩阵），评估系统是否可以通过适当的控制器设计达到完全可控状态。当rank(2RW)等于系统阶数时，表明系统是可控的。如果选择Lθ作为输出，需要考虑其在系统中的作用以及相应的输出方程。 此外，文档还提供了几个实际应用的例子，如水位控制系统、机械手控制系统和飞机自动驾驶仪的计算机化改造。这些例子展示了将传统模拟控制系统转化为计算机控制系统的具体步骤，包括硬件接口、软件算法设计和控制系统结构图的绘制。 总结来说，这个文档深入浅出地讲解了在ANSYS Electronics Desktop 2019 R1 Q3D Extractor环境中，如何通过状态方程、离散化和可控性分析来设计和优化电机驱动系统，以及如何将这些理论应用到实际的自动化控制系统中。这对于理解和实践计算机控制技术的人来说是非常有价值的参考资料。