基于matalab軟件的隨動系統的控制設計及仿真

摘 要：本文對一小功率隨動系統進行了分析研究。并對系統進行了建模，構造了其具體的系統框圖；并利用Matlab軟件對系統進行了多次仿真，最終為本系統設計了一種串聯校正方案，使得系統的性能達到了較高水平。

關鍵詞：隨動系統 建模 Matlab軟件仿真 串聯校正

中圖分類號：TP273.2 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）01（a）-0032-01

隨動系統在工程設計中的應用十分廣泛，其物理定義為：在控制系統中若給定的輸入信號是預先未知且隨時間變化，并且系統的輸出量隨輸入量的變化而變化的一種特殊系統。對于閉環自動控制設備的隨動系統，它在生產過程中對運動對象的控制及定位、瞄準、跟蹤步驟中起著重要作用，已經成為各種調節系統的必備成分。本文針對小功率隨動系統進行了建模研究，并設計了一種串聯校正方案，其實驗方法可供參考。

1 系統模型的建立

位置隨動系統是一類反饋控制系統，其原理為具有位置指令和位置反饋的檢測裝置通過位置指令裝置將希望的位移轉換成具有確定精度的電量，利用反饋裝置隨時檢測出被控設備的實際位移（轉化為電量）與初始指令進行比較，把偏差信號放大后，控制執行電機向消除偏差的方向旋轉直到達到要求為止。這就是一個簡單的位置隨動系統結構模型。

1.1 隨動系統的模型圖（如圖1）

2 校正前的系統分析

小功率隨動系統因電機的電樞電阻較大，允許的過載倍數較高，且不必過多限制過渡過程中的電流，為提升系統的快速性，可不設置轉速環和電流環。用SIMULINK進行動態仿真，得出系統校正前的階躍響應曲線和BODE圖，如圖2和3所示。

3 由未校正系統得出結論

圖中所得Gm=-7.57，Pm=-3.2352，Wg=31.6228，Wc=48.8475。該系統校正前的階躍響應曲線是發散的，說明系統不穩定，必須進行校正。

4 系統的串聯校正

提升增益系數Kp能夠降低系統的靜態誤差、縮小過渡過程時間和上升時間；提升積分增益系數Ki，能夠降低系統的靜態誤差；而提升微分增益系數Kd能夠降低系統的超調量、縮小過渡過程時間、而對系統的上升時間和靜態誤差的影響不大。于是我們可以取環節的傳遞函為：Gc（S）=（0.0087S2

+0.2435S+1/（0.0009984S2+0.4184S+1）。

軟件仿真后得到系統校正后的Bode圖和階躍響應曲線。系統的階躍響應時域性能參數和頻域性能參數如表1和2所示。

5 結語

該系統經過串聯校正后，其響應的頻域和時域性能指標均達到較高要求。系統的性能達到了較高水平，實驗結果令人滿意。

心得體會：實驗建模后期，必須反復試驗，絕不放棄，只有堅持不懈才能得到想要的結果。想到這段時間的查資料，學軟件，計算，仿真，付出了很多時間，雖然很辛苦，但也真的覺得值得了，學到了很多課本上不曾講過的東西，也學會了翻閱大量資料查找自己需要的東西，領會到前輩一些好的研究方法，在這其中我認為最重要的還是加強了對matalab軟件的學習應用，對于電氣專業的學生來說，這個真的有必要，我覺得這次論文的完成收獲了很多，學到了很多，我也將一如既往的學習、研究下去，讓興趣成為最好的老師，把我們的思想帶向更遠的地方。

參考文獻

[1]劉煜，張科，李言俊.一種位置隨動控制系統的建模與仿真研究[J].彈箭與制導學報，2005：4-6.

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