磁盘驱动读取系统的分析设计.docx
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磁盘驱动读取系统的分析设计
磁盘驱动读取系统的分析设计
一、闭环系统的性能分析
(1)确定使闭环系统稳定的Ka的取值范围
>>G1=tf([5000],[1,1000]);
>>G2=tf([1],conv([1,0],[1,20]));
>>G=series(G1,G2)
Transferfunction:
5000
------------------------
s^3+1020s^2+20000s
g3=
一一开环传函
G3=
一一闭环传函
>>symsKden
>>den=[11020200005000*K];
>>K=den
(2)*den(3)/den
(1)/5000
K=
4080
有劳斯判据可得k的范围是0(2)在上述取值范围内取较小和较大的两个Ka值,仿真闭环系统的阶跃响应,并进行分析
K=100时
>>g=100*G
g1=feedback(g,1)
C=dcgain(g1)
Transferfunction:
500000
------------------------
s^3+1020s^2+20000s
Transferfunction:
500000
---------------------------------
s^3+1020s^2+20000s+500000
C=
1
[c,t]=step(g1);
>>[y,k]=max(c);
>>percentovershoot=100*(y-C)/C
percentovershoot=
21.6918
>>t=setllingtime(g1)
t=0.3697
K=1000时
>>g=1000*G
Transferfunction:
5e006
--------------------------------
s^3+1020s^2+20000s
>>g2=feedback(g,1)
Transferfunction:
5e006
------------------------------------------
s^3+1020s^2+20000s+5e006
>>[c,t]=step(g2);
>>C=dcgain(g2)
C=
1
>>[y,k]=max(c)
y=
1.7109
k=
11
>>percentovershoot=100*(y-C)/C
percentovershoot=
71.0891
t=setllingtime(g2)
t=
0.4989
超调量
调节时间
0.3697(s)
K=1000时
超调量
调节时间
0.4989(s)
(3)考察扰动信号为单位阶跃时,上述两个Ka取值情况下,系统的抗干扰能力,并进行分析
>>g2=tf([1],conv([10],[120]))
Transferfunction:
1
----------
s^2+20s
>>g1=tf([5000],[11000])
Transferfunction:
5000
-----------
s+1000
>>symsk
>>g3=feedback(g2,g1,1)
Transferfunction:
s+1000
-------------------------------
s^3+1020s^2+20000s-5000
>>g3=feedback(g2,-g1,1)
Transferfunction:
s+1000
-------------------------------
s^3+1020s^2+20000s+5000
>>g4=-g3
Transferfunction:
-s-1000
-------------------------------
s^3+1020s^2+20000s+5000
--------------------扰动输入的传递函数
当K=100时
>>g=tf([-1-1000],[1102020000500000])
Transferfunction:
-s-1000
---------------------------------
s^3+1020s^2+20000s+500000
>>[c,t]=step(g);
>>[y,k]=min(c)
y=
-0.0024
k=
15
c(t)=2.4*10-3(s)
当K=1000时
>>g=tf([-1-1000],[11020200005000000])
Transferfunction:
-s-1000
--------------------------------
s^3+1020s^2+20000s+5e006
>>[c,t]=step(g);
>>[y,k]=min(c)
y=
-3.4308e-004
k=
11
c(t)=0.34*10-3(s)
(4)针对如下的性能指标要求,折中选取一个合适的Ka值
取Ka=100
二、速度反馈系统的性能分析
(1)运用第3章中所学的劳斯判据,确定要使闭环系统稳定,Ka和K1应如何选取?
Ka=100,K1=0.03
(2)针对你选取的Ka和K1,仿真闭环系统的阶跃响应,并计算超调量、调节时间和对单位阶跃扰动的最大响应值。
>>g1=tf([5000],[11000])
Transferfunction:
5000
--------
s+1000
>>g2=tf([1],[120])
Transferfunction:
1
------
s+20
>>g3=tf([1],[120])
Transferfunction:
1
------
s+20
>>g0=feedback(g3*feedback(100*g1*g2,0.03,-1),1)
Transferfunction:
500000
--------------------------------------------
s^3+1020s^2+35000s+500000
>>t=setllingtime(g0)
t=
0.2300
>>[c,t]=step(g0);
>>C=dcgain(g0)
C=
1
>>[y,k]=max(c)
y=
1.0206
k=
38
>>percentovershoot=100*(y-C)/C
percentovershoot=
2.0650
超调量
调节时间
0.2300(s)
>>g10=-feedback(g2*g3,-g1*100*(0.03*1/g3+1),1)
Transferfunction:
-s-1000
----------------------------------------------------------------扰动输入传递函数
s^3+1020s^2+35000s+500000
>>step(g10)
>>[c,t]=step(g10);
>>[y,k]=max(c)
y=
0
k=
1
>>[y,k]=min(c)
y=
-0.0020
k=
38
对单位阶跃扰动的最大响应值:
c(t)=2.0*10-3(s)。
三、PD控制器的性能分析——根轨迹法
利用根轨迹图,分析K3的变化对系统性能指标的影响,选取能够满足下列指标要求的K3值
>>G3=series(G,tf([11],1))
Transferfunction:
5000s+5000
------------------------
s^3+1020s^2+20000s
>>rlocus(G3)
K3=14时
GK3=feedback(G3*58,1);
step(GK3,0.5)
调节时间216ms
超调量0
对单位阶跃扰动的最大响应值