現(xiàn)代控制理論直流電機(jī)模型分解

-1-/23現(xiàn)代控制理論：直流電機(jī)模型分解 8 -2-/23現(xiàn)代控制理論：直流電機(jī)模型分解題：直流電機(jī)模型-3-/23現(xiàn)代控制理論：直流電機(jī)模型分解第I條1直流電動機(jī)的介紹直流電機(jī)是現(xiàn)今工業(yè)上應(yīng)用最廣的電機(jī)之一，直流電機(jī)具有良好的調(diào)速特為直流伺服電機(jī)，小功率的直流伺服電機(jī)往往應(yīng)用在磁盤驅(qū)動器的驅(qū)動及打印機(jī)等計算機(jī)相關(guān)的設(shè)備中，大功率的伺服電機(jī)則往往應(yīng)用在工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)和設(shè)備中。N+n-S較小的轉(zhuǎn)動慣量和在加速過程中保持足夠大的電磁轉(zhuǎn)矩，以利于縮(1)改變電樞電源電壓；(2)在電樞回路中串調(diào)節(jié)電阻；-4-/23現(xiàn)代控制理論：直流電機(jī)模型分解(3)改變磁通，即改變勵磁回路的調(diào)節(jié)電阻Rf以改變勵磁電流。激勵線圈RaLa+mE+mEaBmEbTmTm-——定義為電樞電壓(伏特)?！x為電樞電流(安培)?！x為電樞電阻(歐姆)。——定義為電樞電感(亨利)。——定義為反電動勢(伏特)。——定義為勵磁電流(安培)。——定義為電機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩(牛頓?米)?)—定義為電機(jī)和反射到電機(jī)軸上的負(fù)載的等效轉(zhuǎn)動慣量(千克?)。而而氣隙磁通Φ又正比于激勵電流，故式(1-1)改寫為電流-5-/23、現(xiàn)代控制理論：直流電機(jī)模型分解、由式(1-3)與式(1-4)合并移項后可得：式(1-5)移項后可得：將式(1-6)與式(1-7)以狀態(tài)方程式來表示如下：設(shè)，-6-/23現(xiàn)代控制理論：直流電機(jī)模型分解-5]-5]A=|……a=ab=b=-550-501y0……系統(tǒng)特征方程：入I--7-/23現(xiàn)代控制理論：直流電機(jī)模型分解12P因此，狀態(tài)空間表達(dá)式中的系統(tǒng)矩陣AP=P=00-0.1225-8-/23現(xiàn)代控制理論：直流電機(jī)模型分解8975-0.0000000-0.1225s0000-5.0000-0.0200…「1.02e-4.8975t-0.02e-0.1225t1.05e-4.8975t+1.05e-0.1225t]et0時間t=0，則00c|cc「C] -9-/23現(xiàn)代控制理論：直流電機(jī)模型分解00………………………>>[num,den]=ss2tf(A,B,C,D)求系統(tǒng)傳遞函數(shù)num=000.5000den=1.00005.02000.6000………………………(1)特征根方法 0.1225這兩個12特征根均分布在根平面的左半部分，故系統(tǒng)穩(wěn)定。(2)Lyapunov第二法-10-/23112212112212又由于當(dāng)x)w時，o(x))w，故根據(jù)相關(guān)定理知，平衡點(diǎn)(x=0,x=0)12(1)閉環(huán)極點(diǎn)配置的目的(2)閉環(huán)極點(diǎn)配置的方法。(3)充要條件：系統(tǒng)完全能控。(4)分析過程(5)配置過程反饋控制期望閉環(huán)極點(diǎn)：入=-15入=-0.4(原始極點(diǎn)：入=-4.89751212oo(6)閉環(huán)極點(diǎn)配置后系統(tǒng)的傳遞函數(shù)>>step(G)-11-/23現(xiàn)代控制理論：直流電機(jī)模型分解極點(diǎn)配置后階躍響應(yīng)-12-/23現(xiàn)代控制理論：直流電機(jī)模型分解………………………>>T=[-15-0.4]期望閉環(huán)極點(diǎn)T=T-15.0000-0.4000>>K=acker(A,B,T)求狀態(tài)反饋陣K=K2.076010.3848>>eig(A-B*K)ans=-15.0000-0.4000>>[num,den]=ss2tf(A-B*K,B,C,D)極點(diǎn)配置驗證求閉環(huán)傳遞函數(shù)num=0-0.00000.5000den=1.000015.40006.0000………………………a入和輸出為其輸入量，其輸出量即為原系統(tǒng)的(3)分析過程-13-/23現(xiàn)代控制理論：直流電機(jī)模型分解(4)設(shè)計過程1212oCo(5)驗證配置結(jié)果1212………………………Po=[-20,-10]Po=-20-10>>L=acker(A',C',Po)'L=745.000024.9800>>eig(A-L*C)ans=-10驗證觀測器極點(diǎn)是否配置在期望極點(diǎn)-20………………………現(xiàn)代控制理論：直流電機(jī)模型分解(6)形成系統(tǒng)狀態(tài)估計器>>est=estim(G,L)a=ax1x2x1-5-750x20.1-25b=bux1745x224.98x1x2y101y210y301d=duy10y20y30Inputgroups:NameChannelsMeasurement1Outputgroups:NameChannelsOutputEstimateStateEstimate1Continuous-timemodel.-14-/23-15-/23現(xiàn)代控制理論：直流電機(jī)模型分解(7)階躍響應(yīng)>>step(est)Transferfunctionfrominputtooutput...24.98s+199.4#1:----------------ss+200745s-110#2:----------------ss+20024.98s+199.4#3:----------------ss+200-16-/23現(xiàn)代控制理論：直流電機(jī)模型分解meMeasurementtgroupsmeimatete11跟蹤正弦波>>T=1:300;plot(T/50,y(1:300,:));ylabel('y');legend(系'統(tǒng)','觀測');-17-/23現(xiàn)代控制理論：直流電機(jī)模型分解TplotTx00,:));ylabel('x1');legend('系統(tǒng)','觀測');TplotTx00,:));ylabel('x2');legend('系統(tǒng)','觀測');-18-/23現(xiàn)代控制理論：直流電機(jī)模型分解跟蹤階躍信號>>T=1:500;plot(T/50,y(1:500,:));ylabel('y');legend(系'統(tǒng)','觀測');-19-/23現(xiàn)代控制理論：直流電機(jī)模型分解>>T=1:500;plot(T/50,x1(1:500,:));ylabel('x1');legend('系統(tǒng)','觀測');','觀測');-20-/23現(xiàn)代控制理論：直流電機(jī)模型分解析(1)、狀態(tài)空間表達(dá)式設(shè)能控能觀測的受控系統(tǒng)為〈……①y=Cx狀態(tài)反饋控制律為u=rK ② 〈|=LCx+(ALCBK)+Br即-21-/23現(xiàn)代控制理論：直流電機(jī)模型分解(「-15.38-56.92410.380000 r-750-25」(2)、閉環(huán)傳遞函數(shù)等系(3)、閉環(huán)穩(wěn)定性分析44(1)所