基于matalab软件的随动系统的控制设计及仿真

摘 要：本文对一小功率随动系统进行了分析研究。并对系统进行了建模，构造了其具体的系统框图；并利用Matlab软件对系统进行了多次仿真，最终为本系统设计了一种串联校正方案，使得系统的性能达到了较高水平。

关键词：随动系统 建模 Matlab软件仿真 串联校正

中图分类号：TP273.2 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）01（a）-0032-01

随动系统在工程设计中的应用十分广泛，其物理定义为：在控制系统中若给定的输入信号是预先未知且随时间变化，并且系统的输出量随输入量的变化而变化的一种特殊系统。对于闭环自动控制设备的随动系统，它在生产过程中对运动对象的控制及定位、瞄准、跟踪步骤中起着重要作用，已经成为各种调节系统的必备成分。本文针对小功率随动系统进行了建模研究，并设计了一种串联校正方案，其实验方法可供参考。

1 系统模型的建立

位置随动系统是一类反馈控制系统，其原理为具有位置指令和位置反馈的检测装置通过位置指令装置将希望的位移转换成具有确定精度的电量，利用反馈装置随时检测出被控设备的实际位移（转化为电量）与初始指令进行比较，把偏差信号放大后，控制执行电机向消除偏差的方向旋转直到达到要求为止。这就是一个简单的位置随动系统结构模型。

1.1 随动系统的模型图（如图1）

2 校正前的系统分析

小功率随动系统因电机的电枢电阻较大，允许的过载倍数较高，且不必过多限制过渡过程中的电流，为提升系统的快速性，可不设置转速环和电流环。用SIMULINK进行动态仿真，得出系统校正前的阶跃响应曲线和BODE图，如图2和3所示。

3 由未校正系统得出结论

图中所得Gm=-7.57，Pm=-3.2352，Wg=31.6228，Wc=48.8475。该系统校正前的阶跃响应曲线是发散的，说明系统不稳定，必须进行校正。

4 系统的串联校正

提升增益系数Kp能够降低系统的静态误差、缩小过渡过程时间和上升时间；提升积分增益系数Ki，能够降低系统的静态误差；而提升微分增益系数Kd能够降低系统的超调量、缩小过渡过程时间、而对系统的上升时间和静态误差的影响不大。于是我们可以取环节的传递函为：Gc（S）=（0.0087S2

+0.2435S+1/（0.0009984S2+0.4184S+1）。

软件仿真后得到系统校正后的Bode图和阶跃响应曲线。系统的阶跃响应时域性能参数和频域性能参数如表1和2所示。

5 结语

该系统经过串联校正后，其响应的频域和时域性能指标均达到较高要求。系统的性能达到了较高水平，实验结果令人满意。

心得体会：实验建模后期，必须反复试验，绝不放弃，只有坚持不懈才能得到想要的结果。想到这段时间的查资料，学软件，计算，仿真，付出了很多时间，虽然很辛苦，但也真的觉得值得了，学到了很多课本上不曾讲过的东西，也学会了翻阅大量资料查找自己需要的东西，领会到前辈一些好的研究方法，在这其中我认为最重要的还是加强了对matalab软件的学习应用，对于电气专业的学生来说，这个真的有必要，我觉得这次论文的完成收获了很多，学到了很多，我也将一如既往的学习、研究下去，让兴趣成为最好的老师，把我们的思想带向更远的地方。

参考文献

[1]刘煜，张科，李言俊.一种位置随动控制系统的建模与仿真研究[J].弹箭与制导学报，2005：4-6.

[2]陈伯时.电力拖动自动控制系统[M].北京：机械工业出版社，2005：26-57.