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，以及离散化处理和控制器设计的过程。 首先，状态方程展示了电机加负载时的动态特性，包括质量m、转动惯量J、电阻R和磁通 linkage Φ，通过数学模型表达了电机的动态行为。传递函数G(s)考虑了电机的机械参数和电源响应，公式中包含了电机转速、输入电流、负载阻力和电气参数等。通过计算得出放大系数k1和被控对象放大系数k2，从而构建了状态方程，以电机转速和输入信号作为变量，描述了系统在受控情况下的动态响应。 离散化过程涉及到将连续系统转换为离散系统，以适应数字控制系统的需要。通过采样频率和移位因子将连续时间的系统转换为离散时间，这涉及到了采样转换矩阵A和状态增益矩阵B。这里选择了kc = 6来增加指令灵敏度，并相应地更新了正向通道的控制矩阵G。 可控性判别是评估系统是否可以通过输入信号完全控制输出的关键步骤。通过计算矩阵W和G的秩，即rank(2RW)，如果秩等于系统阶数，表明系统是完全可控的。在这个例子中，由于秩等于系统阶数2，说明系统是可控的，能够通过适当的输入达到期望的输出。 文档还提到了几个实际应用的计算机控制系统案例，如模拟雷达天线俯仰角位置伺服系统、水位控制系统和机械手控制系统，这些都被改造成了基于计算机的控制系统。例如，水位控制系统通过数字化信号处理和反馈机制，确保水位稳定，即使存在干扰也能自动调整。 最后，对于连续模拟信号的数字化，包括理想采样和拉氏变换在采样信号处理中的应用，也进行了介绍。这对于理解和设计数字控制系统中的信号处理至关重要，特别是在处理实时数据和实现控制算法时。 总结来说，这个文档深入探讨了电机控制系统的数学模型、离散化过程、可控性分析以及如何将传统模拟控制系统转化为计算机控制系统。这对于理解现代工业自动化控制，特别是电子设计中的控制理论和实践具有重要意义。