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    已校正系统具有开环传递函数  
    (2) 根据稳态误差要求计算增益K
    可以得到
    于是有
    (3) 在MATLAB中画出的Bode图:
    图3.13添加增益后的磁悬浮的Bode图和Nyquist图
    (4)可以看出,系统的相位裕量为 ,根据设计要求系统的相位裕量为
    ,因此需要增加的相位裕量为  ,增加超前校正装置会改变Bode图的幅值曲线,这时增益交界频率会向右移动,必须对增益交界频率增加所造成的 的
    的相位滞后增量进行补偿,因此,假设需要的最大相位超前量 近似等于
    因为
    可以计算得到:          
    (5)确定了衰减系统,就可以确定超前校正装置的转角频率 和
    , 可以看出,最大相位超前角 发生在两个转角频率的几何中心上,即 ,在 点上,由于包含 项,所以幅值的变化为:
                 (3.17)
    又  分贝
    并且 分贝对应于 ,rad/s,我们选择此频率作为新的增益交界频率 ,这一频率对应于 ,及 ,于是
    (6)于是校正装置确定为:
     
    (7)增加校正后系统的伯德图和奈奎斯特图如下:
    进入MATLAB Simulink 实时控制工具箱输入以下程序进行模拟。
    磁悬浮系统频率响应校正MATLAB程序
    clear;
    num=p[77.8421];
    den=[0.0311 0 -30.5250];
    subplot(2,1,1)
    bode(num,den)
    subplot(2,1,2)
    nyquist(num,den)

    z=roots(num);
    p=roots(den);

    [z,p,K]=tf2zp(num,den)

    za=[z;-38.0855];
    pa=[p;-383.1543];
    k=19.7254;
    sys=zpk(za,pa(k*K));

    figure
    subplot(2,1,1)
    bode(sys)
    subplot(2,1,2)
    nyquist(sys)

    figure
    sysc=feedback(sys,1);
    t=0:0.005:5;
    从Bode图中可以看出,系统具有要求的相角裕度和幅值裕度,从奈奎斯特图中可以看出,因此校正后的系统稳定。
     
    图3.14添加控制器后的磁悬浮Bode图和Nyquist图(一阶控制器)
    的到的系统的单位阶跃响应如下:
     
    图3.1.5利用频率响应方法校正后系统的单位脉冲响应(一阶控制器)
    可以看出,系统在遇到干扰后,在0.2秒内可以达到新的平衡,但是超调量比较大,可以适当减小控制器增益,以减小超调量。
    在Simulink中组如下图所示的控制模块进行模拟。
     
    图3.16磁悬浮的频率响应校正仿真程序
    双击“Controller1”设置校正器参数:
     
    可以得到如下仿真结果
     
    (8) 可以看出,系统存在一定的稳态误差,为使系统既可以获得快速响应特性,又可以得到良好的静态精度,我们采用滞后-超前校正(通过应用滞后-超前校正,低频增益增大,稳态精度提高,又可以增加系统的带宽和稳定性裕量),设滞后-超前控制器为:
                           (3.20)
    (9) 请读者参考相关教材设计滞后-超前控制器。设控制器为:
          (3.21)
    可以得到静态误差系数:
         (3.22)
    比超前校正提高了很多,因为-5 零点和-0.2 极点比较接近,所以对相角裕度影响等不是很大,滞后-超前校正后的系统Bode 图和奈奎斯特图如下所示:
     
    图3.17利用频率响应方法校正后的Bode图和Nyquist图(二阶控制器)
    设“Controller2”为:
     
    可以得到如下所示的轨迹
     
    图3.18频率响应校正后阶跃响应仿真结果(二阶控制器)
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