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
倒头就睡的小比特5 天前
算法竞赛C++常用的STL
c++·算法
不悔哥5 天前
开源OV-Watch:怎么做一个智能手表
单片机·开源·嵌入式
小羊没烦恼!5 天前
初探性能优化——2个月到4小时的性能提升
java·开发语言·windows·算法·c#
XiHongShi20165 天前
STM32F407 RTC定时器例程,建议保存
stm32·单片机·学习
伞伞悦读5 天前
【第38期】Python 模块与包详解:import、from、模块搜索路径、包结构和 __init__
开发语言·python
猎头南楼5 天前
知识社区推荐系统实践:新用户冷启动与长短期兴趣建模的挑战 资深推荐算法工程师
人工智能·深度学习·算法·机器学习
C语言小火车5 天前
C/C++ 为什么需要编译器?
开发语言·c++
深圳老胡5 天前
STM32F407 控制 L6470 步进电机驱动 —— 控制过程简介
笔记·stm32·单片机·嵌入式硬件·代码规范
旖旎夜光5 天前
力控面试题 01.01: 判定字符是否唯一(位运算) —— 题解
c++·学习·算法·leetcode·力控
wzdark5 天前
大规模并行计算中的负载均衡算法研究4
算法