龙门吊车重物防摆双闭环pid控制设计

Р削弱系统中非线性特性等不希望有的特性的影响Р降低系统对参数变化的敏感性Р抑制扰动Р减小系统的时间常数Р所以,对于系统内、外环拟采用反馈矫正控制。Р综上所述,设计出系统的结构如图2所示Р图2Р3、内环(摆角)设计Р假设采用的伺服电机的机电的机电时间常数较小,可将其等效为比例环节。设M=100kg, Ka=50N/V(电机环节),重物质量m与绳长l在不同的情况下可以变化,它们的标称值分别取m=5kg,l=1m。所以内环系统未校正时的传递函数为РΘ(s)U(s)=KsMls2+M+mg=50100s2+1029=0.5s2+10.29Р确定控制器的形式Р对于内环反馈控制器H1(s)可有PD,PI,PID三种可能的结构形式,怎么选取呢?这里,不妨采用绘制各种控制器结构下“系统根轨迹”的办法加以分析比较,从之选出一种比较适合的控制器结构。Р各种控制器的开环传函的传递函数分别为:РP:0.5KPs2+10.29РPD:0.5KDs+0.5Kps2+10.29РPI:0.5KPs+0.5KIs3+10.29sРPID:0.5KDs2+0.5KPs+0.5KIs3+10.29sР在MATLAB下输入以下程序用“凑试”的方法画根轨迹图:Рnum=[分子];Рden=[分母];Рxlabel('Real Axis');Рylabel('Imag Axis');Рaxis([-2.5 0.5 -10 10]);Рtitle('Root Locus');Рgrid;Рrlocus(num,den)Р图3为各种控制器下的系统根轨迹。Р(a)P (b) PIDР (c)PI (d) PDР图3Р从图3根轨迹不难发现,采用PD结构的反馈控制器,结构简单且可保证闭环系统的稳定。所以,选定反馈控制器的结构为PD形式的控制器。PD控制器的形式可化为H1s=Kc(s+τ),相当于给系统加上一负的零点s=-τ。