MATLAB电液位置伺服控制系统设计及仿真

1 / 5 matlab的m文件中加了中文注释后，拷贝到word里是乱码，该如何解决？ 方法一：先拷贝到txt中，再从txt拷贝到word中； 方法二：matlab菜单中file，File--preference-fonts--custom--你选editor然后旁边选

custom，然后找你的字体吧。

利用matlab环境进行伺服系统仿真的通常方法有程序法和作图法： 1、 程序法

（1） 描述传递函数 设传递函数为 112112121()mmmmnnnnnbsbsbsbGssasasasa 则描述上述传递函数的语句为： 121121([,,,,],[1,,,,,])mmnnGtfbbbbaaaa （2） 串联传递函数计算 1([],[]);Gtf 求G1的传递函数 2([],[]);Gtf 求G2的传递函数 312;GGG 求串联传递函数

（3） 并联传递函数计算 1([],[]);Gtf 求G1的传递函数 2([],[]);Gtf 求G2的传递函数 312;GGG 求并联的传递函数

G1(s) G2(s) 串联传递函数框图 2 / 5

（4） 求闭环传递函数 1([],[]);Gtf 求G1的传递函数 2([],[]);Gtf 求G2的传递函数 (1,2);GBfeedbackGG闭环系数只与G1，G2相关

（5） 求阶跃响应 1([],[]);Gtf 求G1的传递函数 step(G1) 求G1的单位阶跃响应 （6） 求频率特性 1([],[]);Gtf 求G1的传递函数 bode(G1); 求G1的幅频特性和相频特性 （7） 求稳定裕度

G1(s) G2(s)

+

—闭环传递函数框图

G1(s) G2(s)

+

+ 并联传递函数框图 3 / 5 1([],[]);Gtf 求G1的传递函数 margin(G1); 求G1的幅值裕度和相位裕度 例题一：闭环传递函数与G1无关

电机位置控制系统设计与仿真一、简介直流电机是控制系统中常用的执行机构，它可以直接提供旋转运动，或和轮子、滚筒和皮带等耦合提供运动的传递。

电机的原理框图如图1所示。

图1 电机结构框图电机的物理参数由电机生产厂家和实验获得。

电机转动惯量J =3.2284⨯10-6 kg.m 2/s 2；机械阻尼系数b=3.5077⨯10-6 Nms ；机电常数K=Ke=Kt=0.0274 Nm/Amp ；电枢电阻R=4ohm ；电枢电感L=2.75⨯10-6 H 。

输入信号电枢电压V ，输出信号为轴的位移θ。

假定转子和轴均为刚性。

1．电机数学模型的建立分析电机工作原理，可根据基尔霍夫定理和牛顿定理建立电机的数学模型：dt d K V Ri dt di L iK dt d b dtd Je t θθθ-=+=+22 （1）将式1-1取拉氏变换整理后可得电机的传递函数：]))([(2K R Ls b Js s K V +++=Θ （2） 如选择电机位置、速度和电枢电流作为状态变量，可建立其状态空间模型为：[]⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡-+⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡---=⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡i y Vi i L L R L K J K J b θθθθθθ00100000101 （3）2．设计目标希望能精确控制电机的位置，即要求电机的稳态误差为零，同时希望因扰动引起的稳态误差也能为零。

对于动态性能的要求，希望电机能较快且平稳，期望调节时间T s 为40ms ，超调量小于16%。

根据时域和频域指标的关系，可将时域性能指标转换为频率响应的约束条件。

如系统的带宽与闭环系统自然振荡频率ωn 和阻尼比ζ有关，而ζωn 与调节时间有关。

相角裕度PM 和阻尼比ζ有关，进而与超调量相关。

()()244214 24421242242+-+-=+-+-=ζζζζζζζωωS n bw T （4）zeta = -log(.16)/sqrt(pi^2+(log(.16))^2); PM = 100*zeta;wbw = (4/(0.04*zeta))*sqrt((1-2*zeta^2)+sqrt(4*zeta^4-4*zeta^2+2));得 ζ>0.503，PM>50.3 deg ，wbw>252 rad/sec 3．校正前电机开环频率响应首先用MATLAB 描述电机模型，并观察电机的开环频率特性。

基于MATLAB的电液力伺服控制系统的研究作者：暂无来源：《智能制造》 2016年第7期撰文/ 陕西国防工业职业技术学院数控工程学院曹旭妍本文根据电液力伺服控制系统的工作原理，建立其数学模型，利用MATLAB 软件为其构建仿真模型，并获得反映系统性能的仿真曲线，完成系统的静、动态分析。

基于Simulink 工具箱设计出PID 控制器，有效解决了系统本身非线性所造成的控制效果不佳的问题，仿真结果表明，该控制器满足控制系统要求，控制效果良好。

一、引言电液力伺服控制系统普遍具有精度高、响应快以及结构简单等特点，广泛应用于工业控制等领域。

但是液压伺服控制系统是非线性复杂系统，在控制精度和稳定性上不能满足要求，有时需要附加合适的控制器才能取得比较理想的控制效果。

在电液力伺服系统的设计过程中，基于Matlab 软件，能快速准确地完成系统的静、动态分析，提高了设计效率，并根据分析结果，采用Simulink 工具箱，设计出PID 控制器，该控制算法解决了电液力伺服系统的非线性，使系统的快速性、稳定性等都能满足要求，具有良好的控制效果。

二、系统组成及数学模型的建立本文设计的电液力伺服系统实验平台主要由个人计算机、伺服阀、液压缸、测力传感器、受力对象、传感器信号单路放大器和数据采集卡所组成。

给系统输入负载力后便开始工作，使液压缸活塞杆输出负载力。

该力由测力传感器检测，转换为电压信号，由数据采集卡进行A/D转换后反馈到计算机中，与指令电压信号进行比较，计算机根据电压偏差来计算当前电压控制量，进行D/A 转换后来驱动电液伺服阀，以伺服阀开口方向和大小来控制进入液压缸的液压油的多少及方向，并作用在活塞杆上，从而使输出力达到期望值。

图1 为电液力伺服控制系统的总体框图。

根据力伺服控制系统开环传递函数及系统伯德图便可以对理想情况下的力控制系统的快、准、稳三个特性进行比较和分析：（1）系统的稳定性。

一般系统的相位裕度、幅值裕度越大系统则越稳定，由系统开环伯德图可以得知，该系统的相位裕度是91.6°，增益裕度是9.74dB，可得该力伺服控制系统是稳定的。

MATLAB控制系统设计与仿真评分：一． 原系统特性做出原系统的阶跃响应，程序和结果如下 >> clear >> clear >> num=[2 1];>> den=conv([1 0],conv([1 1],[1 2])); >>G=tf(num,den); >>step(feedback(G,1))0246810121416180.10.20.30.40.50.60.70.80.91Step ResponseTime (sec)A m p l i t u d e二．改进系统在上述程序的基础上编写如下程序>> sigma=0.3;>> zeta=((log(1/sigma))^2/((pi)^2+(log(1/sigma))^2))^(1/2) zeta =0.3579>> wn=4/3/zetawn =3.7259>> roots([1 2*zeta*wn wn^2])ans =-1.3333 + 3.4791i-1.3333 - 3.4791i>> s1=-1.3333 + 3.4791i;>> kc=6.5;>> Gc=ralead(G,s1,kc)Transfer function: 0.0456 s + 1 ------------- 0.03586 s + 1 故校正环节为03586.01)456.001(5.6++=s Gc三．校正后的系统特性 >> sys1=kc*G*Gc; >> sys=feedback(sys1,1)Transfer function:0.5928 s^2 + 13.3 s + 6.5 --------------------------------------------------0.03586 s^4 + 1.108 s^3 + 3.664 s^2 + 15.3 s + 6.5>> step(sys))Time (sec)A m p l i t u d e01234567890.20.40.60.811.21.4三． 验证由上图可知，校正环节是正确的。

控制系统的Matlab仿真与设计部分习题参考教学设计前言控制系统是现代自动化领域的重要组成部分之一。

它利用现代数学、自动控制理论、电子技术和计算机技术来研究各种对象的控制和调节方法。

本文将介绍控制系统的Matlab仿真与设计部分习题参考教学设计，希望对广大读者有所帮助。

控制系统的Matlab仿真Matlab是目前应用最广泛的数学软件之一，它具有强大的数值计算能力以及图像处理、符号计算和仿真等功能。

在控制系统的Matlab仿真中，我们可以通过该软件来模拟储能器、滤波器、条件器和电机等各种组件的工作状态，从而对控制系统的实际工作进行预测和优化。

控制系统的Matlab仿真需要掌握的基本步骤包括：建模、仿真和验证。

其中，建模是指根据控制系统的实际情况设计出相应的数学模型；仿真是指通过Matlab进行模拟计算，得到控制系统的工作状态；验证是指对仿真结果进行分析，评估控制系统的工作状态，从而优化控制系统的设计。

控制系统的设计控制系统的设计需要依据实际控制对象的特性和性能需求，选择合适的控制策略并设计相应的控制器和调节器。

通常，控制系统的设计包括控制器的选择、系统的建模、系统的仿真和调试等步骤。

控制器的选择是控制系统设计的重要环节之一。

控制器可以根据需要选择PID控制器、模糊控制器、神经网络控制器等。

系统的建模是指建立控制系统的数学模型，通常采用状态空间法、传递函数法和图论法等。

系统的仿真是通过Matlab进行模拟计算，得到控制系统的工作状态。

当控制系统设计完成后，还需要进行调试和测试，确保其稳定可靠。

习题参考教学设计控制系统的Matlab仿真与设计是自动控制专业的重要学科，也是考试中的重要内容。

为帮助学生更好地学习掌握该学科，以下提供控制系统的Matlab仿真与设计部分习题参考教学设计，供学生参考。

1.将系统的控制器换成模糊控制器，仿真比较不同控制器的控制效果。

2.建立磁浮模型，采用状态空间法求解系统的传递函数，并选取合适的调节器进行调节。

基于MATLAB的高压腔电液压力伺服控制系统设计及仿真张齐生;李亚南;吴传辉;张伯羽【期刊名称】《液压与气动》【年(卷),期】2015(000)004【摘要】电液压力伺服控制装置设计的重点和难点是建立电液压力伺服控制系统的数学模型和传递函数及开环增益系数的确定.通过设计高压润滑拉拔机的高压腔压力伺服控制系统,对数学模型和传递函数的建立做了详细介绍,并在MATLAB环境下对电液伺服控制系统进行仿真,确定出使系统稳定的开环增益.同时应用频率响应法对电液伺服控制系统的性能进行分析,从而得到满足要求且可靠的电液伺服系统参数,设计出符合要求的稳定电液压力伺服控制装置.【总页数】5页(P79-82,131)【作者】张齐生;李亚南;吴传辉;张伯羽【作者单位】燕山大学河北省重型机械流体动力传输与控制重点实验室,河北秦皇岛066004;燕山大学河北省重型机械流体动力传输与控制重点实验室,河北秦皇岛066004;燕山大学河北省重型机械流体动力传输与控制重点实验室,河北秦皇岛066004;燕山大学河北省重型机械流体动力传输与控制重点实验室,河北秦皇岛066004【正文语种】中文【中图分类】TH137【相关文献】1.基于AMEsim与Matlab联合仿真的电液伺服控制系统研究 [J], 郭凌龙2.基于AMESim/Matlab的电液伺服控制系统的仿真研究 [J], 邢科礼;冯玉;金侠杰;李庆3.基于MATLAB/SIMULINK的电液伺服控制系统的建模与仿真研究 [J], 胡良谋;李景超;曹克强4.一种电液伺服控制器的设计及Matlab仿真 [J], YAO Kun-shan;WANG Zhi5.高压气动系统负载容腔压力伺服控制仿真研究 [J], 何文凯; 陈紫轩; 张轶; 高隆隆; 张迪嘉; 李宝仁因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

引言位置随动系统是应用非常广泛的一类工程控制系统，它属于自动控制系统中的一类反馈闭环控制系统。

随着科学技术的发展，在实际中位置随动系统的应用领域非常广泛。

随着机电一体化技术的发展，位置随动系统已成为现代工业、国防和高科技领域中不可缺少的设备，是电力拖动自动控制系统的一个重要分支。

本次设计研究的是经典的三环位置随动系统，即在转速和电流双闭环直流调速系统的基础上，增加位置环的三环位置随动系统。

位置随动系统需要实现位置反馈，所以系统结构上必定要有位置环，位置环是随动系统重要的组成部分，位置随动系统的基本特征体现在位置环上，根据给定信号与位置检测反馈信号综合比较的不同原理，位置随动系统分为模拟与数字式两类，本次设计的系统属于模拟式随动系统，本次设计选用的模型是大功率三环位置随动系统。

这种三环系统适用于大功率随动系统，特点是给定量是一个随机变化的量，要求输出量准确跟随给定量的变化，同传统的电力拖动中的调速系统一样，稳态精度和动态稳定也是系统必备的，在动态性能中，调速系统多强调抗扰性，而位置随动系统更强调快速跟随性能。

同其它的单环还是两环位置随动系统相比，这种系统优点突出，在跟随性能上，控制精度高，输出响应的灵敏性和准确性都要好于其它的随动系统，仅有输出响应的快速性不如单环位置随动系统。

然后我们要按工程法设计电流环和转速环的调节器，首先要设计的是直流双闭环调速系统，可参考电力拖动控制系统的设计方案，调节器按工程设计方法，转速和电流环都采用典型I型系统，都采用PI调节器，位置环采用PID调节器同时选用典型II型系统，可以弥补系统快速性差的不足，这种最终校正成II型系统的好处是没有系统误差。

MATLAB软件在学术和许多实际领域中都得到广泛的应用，具有强大的数学计算和绘图功能，尤其在动态系统仿真方面更有独到的优势。

它提供的动态系统仿真工具是众多仿真软件中功能最强大、最优秀、最容易实现的一种，可以有效地解决仿真技术中的一些难题。

北方民族大学学士学位论文论文题目:基于MATLAB的液位与流量串级控制系统设计与仿真院(部)名称: 电气信息工程学院专业: 电气工程及其自动化论文提交时间: 2011年5月20日论文答辩时间: 2011年5月28日学位授予时间:北方民族大学教务处制毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。

尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。

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作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日摘要随着科学技术的不断进步，在现代各种复杂控制系统中，串级控制系统占有较大比重；串级控制系统是过程控制中的一种多回路控制系统，是为了提高单回路控制系统的控制效果而提出来的一种控制方案。