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      基于MC算法的控制系統(tǒng)的校正

      2017-07-25 09:25:26劉豪涂尹超譚鑫重慶三峽學院電子與信息工程學院楊雨倩重慶三峽學院數(shù)學與統(tǒng)計學院重慶萬州區(qū)
      數(shù)碼世界 2017年7期
      關(guān)鍵詞:三峽學院相角裕度

      劉豪 涂尹超 譚鑫 重慶三峽學院電子與信息工程學院 楊雨倩 重慶三峽學院數(shù)學與統(tǒng)計學院重慶萬州區(qū)

      基于MC算法的控制系統(tǒng)的校正

      劉豪 涂尹超 譚鑫 重慶三峽學院電子與信息工程學院 楊雨倩 重慶三峽學院數(shù)學與統(tǒng)計學院重慶萬州區(qū)

      在控制系統(tǒng)中,相角裕度和幅值裕度通常達不到預期標準,因此,需要對其進行一定的校正,而串聯(lián)超前校正是我們常用的校正方法之一;我們通常是隨機選擇一個角頻率ωc進行校正,若校正后的相角裕度和幅值裕度達不到要求,則需要重新選擇一個角頻率ωc進行計算,這便導致反復進行多次計算,而且所選的剪切頻率ωc也不一定是最優(yōu)解,更不能知道所選的最大范圍;為了簡化計算步驟,在此引入了基于MC算法的控制系統(tǒng)的校正,通過產(chǎn)生隨機替代上述繁瑣過程,并根據(jù)評價函數(shù)找出最優(yōu)值,對控制系統(tǒng)的校正有一定參考價值。

      1 引言

      控制系統(tǒng)的校正是調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)的典型環(huán)節(jié),為了使系統(tǒng)滿足一定的相角裕度和幅值裕度要求,因此引用了校正環(huán)節(jié)以控制系統(tǒng)的各項指標。從而實現(xiàn)對控制系統(tǒng)的準確調(diào)節(jié),更好的對系統(tǒng)進行控制,從而提高了系統(tǒng)調(diào)節(jié)的精度。

      2 基于MC算法的控制系統(tǒng)的校正

      本文主要講述如何用MC算法進行控制系統(tǒng)的校正過程,具體過程如下:

      ①首先,確定系統(tǒng)傳遞函數(shù)的各參數(shù);

      ②其次畫出波特圖,根據(jù)波特圖求解出各個參數(shù):相角裕度和剪切頻率;

      ③利用MC算法,解出合適的剪切頻率ωc。

      MC算法的控制系統(tǒng)的校正的特點:

      基于MC算法的控制系統(tǒng)的校正,會產(chǎn)生相對合適的、最優(yōu)的ωc,從而達到優(yōu)化的目的,此過程中不需要太多的對ωc進行選擇,通過MC算法,可以產(chǎn)生最優(yōu)解,使所選擇ωc以后的角頻率都符合要求,從而使選擇范圍得以擴大。

      3 算例與仿真

      設(shè)某個負反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為:

      要求滿足下列性能指標:相角裕度γ°不低于40°。幅值裕度L(0)不低于145。動態(tài)調(diào)節(jié)過程的時間不超過1s。

      接而求出校正環(huán)節(jié)的參數(shù)a和T,得到校正環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù);最終得到校正過后的傳遞函數(shù):

      接著計算與目標相角的誤差,根據(jù)迭代尋優(yōu)找出最優(yōu)的ωm。

      ③通過比較串聯(lián)校正前后的波特圖,可以得出符合要求的各項指標,且校正過后的波特圖與相角裕度圖,與校正前的對比圖如下:

      若不進行校正,對于階躍信號利用matlab軟件計算得出校正前系統(tǒng)的調(diào)節(jié)時間長達100多秒;而經(jīng)校正后其調(diào)節(jié)時間大大縮短至小于0.1s,且誤差為0.168。

      4 結(jié)語

      從仿真結(jié)果可以看出,本文提出的在利用超前校正的基礎(chǔ)上,利用基于MC算法的控制系統(tǒng)的程序直接對校正裝置的參數(shù)進行尋優(yōu)的辦法,可以有效的使校正后的系統(tǒng)滿足穩(wěn)定裕度和動態(tài)性能指標的要求,并且操作過程簡單、計算量小,正確率高等特點,從而避免了利用傳統(tǒng)方法進行控制系統(tǒng)校正時經(jīng)常遇到的問題,如:操作過程復雜、計算量大、正確率低等缺點,大大提高了工作效率。

      本文的方法可以有效地簡化控制系統(tǒng)校正的過程,使控制系統(tǒng)校正的效率得以提高,為控制系統(tǒng)的設(shè)計以及研究提供了一種簡便的參考方法,此方法將有利于控制系統(tǒng)的校正,將促進各種控制系統(tǒng)的校正。

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