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    对于传递函数为:
                             (3.1)
    的系统,设计控制器,使得校正后系统的要求如下:
    调整时间 ;
    最大超调量
    根轨迹设计步骤如下
    (1)确定闭环期望极点 的位置,由最大超调量
                              (3.2)
    可以得到: ,近似取 。
    由 可以得到:
     (弧度)
    其中 为位于第二象限的极点和0点的连线与实轴负方向的夹角。图3.1性能指标与根轨迹关系图
    可以得到: ,于是可以得到期望的闭环极点为:
     
    (2) 未校正系统的根轨迹在实轴和虚轴上,不通过闭环期望极点,因此需要对系统进行超前校正,设控制器为:
     
    (3) 计算超前校正装置应提供的相角,已知期望的闭环主导极点和系统原来的极点的相角和为:
          (3.3)
    因此校正装置提供的相角为:
                     (3.4)
    (4) 设计超前校正装置,已知:   
    对于最大的 值的 角度可由下式计算得到:
                             (3.5)
    所以有:                           
    图3.2磁悬浮根轨迹计算图
    按最佳确定法作图规则,在上图中画出相应的直线,求出超前校正装置的零点和极点,分别为:
                           (3.7)
    校正后系统的开环传递函数为:
                  (3.8)

    (5) 由幅值条件 ,并设反馈为单位负反馈,所以有 ; 
    (6) 于是我们得到了系统的校正控制器:
                           (3.9)
    3.1.2根轨迹的MATLAB计算仿真
    在MATLAB中编写如下的m文件,对系统进行仿真。
    clear;
    num=[77.8421];
    den=[0.0311 0 -30.5250];
    numlead=-23.424;                 %Controller Zeros
    denlead=-48.8648;                %Controller Poles

    [Z,P,K]=tf2zp(num,den);
    Za=[Z;numlead];                  %Add Zeros to the GML system
    Pa=[p;denlead];                  %Add poles to the GML system

    [num2,den2]=zp2tf(Za,Pa,K);
    sys=tf(num2,den2);
    KK=0.991112                      %compensated system
    sys2=zpk(Za,Pa,(KK*K));
    t=0:0.005:10
    rlocus(sys);
    T=feedback(sys2,1);
    step(T,t);                       %Reaponse of the Close-loop system
    校正后系统的根轨迹如下图所示:
     
    图3.3校正后的根轨迹图
    从图中可以看出,系统的三条根轨迹都有位于左半平面的部分,选取适当的K就可以稳定系统。
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