MATLAB 控制系统设计与仿真 - 29

用极点配置设计伺服系统

方法1-前馈修正

对于一个可控的系统,我们知道可以用极点配置来得到系统的动态响应指标,但是系统有时会存在较大的静态误差。

例如:

系统的状态矩阵如下,试求取其阶跃响应。

MATLAB 代码如下:

Matlab 复制代码
clear all;clc;
A=[0 1;-9 -1];
B=[0 ;1];
C=[1 0];
D=0;
sys0=ss(A,B,C,D);
step(sys0)
grid on

程序运行结果如下:

有上图可知,原系统的动态响应性能很差,并且有较大的静态误差。

首先我们可以用极点配置,改善系统的动态特性。

MATLAB程序代码入下:

Matlab 复制代码
clear all;clc;
A=[0 1;-9 -1];
B=[0 ;1];
C=[1 0];
D=0;
sys0=ss(A,B,C,D);
[y0 t0]= step(sys0,12);
Co = ctrb(A,B);
m=rank(Co);    %% m=2 controllable
p=[-100 -200];
k=place(A,B,p);
sys1=ss(A-B*k,B,C,D);
[y1 t1]= step(sys1,12);
yyaxis left
plot(t0,y0);
yyaxis right
plot(t1,y1);
grid on
legend('原系统','极点配置后的新系统') 

程序运行结果如下:

有上图可知,通过极点配置后,系统的动态特性得到了较好的改善,但是系统然后存在较大的静态误差。

有系统的状态方程可知,系统达到稳态时:

如果我们可以在前馈对输入进行滤波,那么我们可以消除静态误差,其方框图如下所示:

结合上式,我们可求出:

例如,消除上述系统的静态误差。

MATLAB代码如下:

Matlab 复制代码
clear all;clc;
A=[0 1;-9 -1];
B=[0 ;1];
C=[1 0];
D=0;
sys0=ss(A,B,C,D);
p=[-100 -200];
k=place(A,B,p);
sys1=ss(A-B*k,B,C,D);
[y,t]=step(sys1,1);
y1=y*(-inv(C*inv(A-B*k)*B));
yyaxis left
plot(t,y)
grid on
yyaxis right
plot(t,y1)
legend('极点配置后的新系统','极点配置+消除静态误差的新系统') 

程序运行结果如下:

由上图可知,通过极点配置和伺服控制,我们可以获得很好的动态性能和静态性能。

但是,实际过程中,我们很难得到精确的系统状态矩阵,所以接下来会介绍另外一个方法来做伺服控制。

**************************************************************************************************************

最后,欢迎大家有问题给我留言。

非常感谢小伙伴们的-点赞-收藏-加关注。

相关推荐
学习路上_write9 分钟前
FREERTOS_互斥量_创建和使用
c语言·开发语言·c++·stm32·单片机·嵌入式硬件
一起养小猫9 分钟前
《Java数据结构与算法》第三篇(下)队列全解析:从基础概念到高级应用
java·开发语言·数据结构
WolfGang00732126 分钟前
代码随想录算法训练营Day28 | 509.斐波那契数列、70.爬楼梯、746.使用最小花费爬楼梯
算法
Boop_wu30 分钟前
[Java EE] 多线程进阶(JUC)(2)
java·jvm·算法
pale_moonlight31 分钟前
十、 Scala 应用实践 (上)
大数据·开发语言·scala
6***v4171 小时前
搭建Golang gRPC环境:protoc、protoc-gen-go 和 protoc-gen-go-grpc 工具安装教程
开发语言·后端·golang
1***s6321 小时前
Rust在WebAssembly中的应用实践
开发语言·rust·wasm
水痕011 小时前
go使用cobra来启动项目
开发语言·后端·golang
czhaii1 小时前
单片机RTOS“实时响应时间”的定义与测量方法
单片机
scixing1 小时前
函数式编程 第八讲 循环者,递归也
开发语言·c#