MATLAB/Simulink控制系统校正与综合教程

"《控制系统MATLAB仿真》第10次授课教材（讲义）20200421.pdf" 本讲义主要介绍了控制系统校正与综合的基本概念和常用方法，特别强调了利用MATLAB/Simulink进行PID控制器设计和参数整定。通过学习，读者可以掌握控制系统校正的关键技术和如何利用软件工具实现设计目标。 8.1 控制系统校正与综合方法简介 控制系统的设计旨在确保系统满足特定的性能指标，如控制精度、相对稳定性和响应速度。在设计过程中，明确这些性能指标至关重要。 8.1.1 控制系统性能指标 性能指标分为时域和频域两类，具体包括： 1.1 稳态性能指标： - 静态位置误差系数Kp：衡量系统在稳态时的定位精度。 - 静态速度误差系数Kv：表示系统在稳态时的速度误差。 - 静态加速度误差系数Ka：衡量系统在稳态时的加速度误差。 - 稳态误差ess：系统在稳态时的输入与输出之间的偏差。 1.2 动态性能指标： - 时域指标：上升时间tr、峰值时间tp、调节时间ts和超调量σ%。 - 频域指标：开环增益、截止频率ωc、相角裕度γ、幅值裕度Kg、低频段斜率和高频段衰减率，以及闭环频域的谐振频率ωr、谐振峰值Mr、闭环截止频率ωb和闭环带宽。 时域和频域性能指标可以通过近似公式相互转换，以适应不同设计方法的需求。 2. 二阶系统频域指标与时域指标的关系 二阶系统在分析系统性能时具有特殊意义，其频域指标与时域指标间存在数学关系。例如，超调量σ%与二阶系统的自然频率ωn和阻尼比ζ有关，可以通过特定公式进行计算。同时，系统的响应速度、稳定性和超调等特性可以通过调整这些参数来优化。 在实际工程应用中，MATLAB/Simulink提供了强大的工具，使得控制系统的设计和校正更为便捷。通过该软件，可以实现PID控制器的快速设计，并根据系统性能指标进行参数整定，从而达到预期的控制效果。通过学习本章内容，读者不仅能够理解控制系统校正的基本理论，还能熟练运用MATLAB/Simulink进行实际操作，提升控制系统设计能力。