应盘读马系统的反控制 磁盘读写系统的反馈控制 现在考察当T(s)=1/s,R(s)=0时的情况。我们期望将扰动的影响降 至最低，使用图9的系统，可以得到以T(s)为输入，K。=80时的系统 响应Y(s: Y(s)= G2(s) 1+KaG(s)G2(s) Ta(s) (A-5) 使用下面的代码可得到系统响应曲线，如图11所示。 Ka=80; nf=[5000];df=[11000];sysf=tf(nf,df); ng=[1];dg=[1 20 0];sysg=tf(ng,dg); sys=feedback(sysg,Ka*sysf); sys=-sys; t=[0:0.01:2]; y=step(sys,t);plot(t,y) ylabel('y(t)'),xlabel('Time (s)'),grid 控制系统综合 自动控制膜理 电子信息学院16159
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 磁盘读写系统的反馈控制 磁盘读写系统的反馈控制 现在考察当 Td(s) = 1/s，R(s) = 0 时的情况。我们期望将扰动的影响降 至最低，使用图9的系统，可以得到以 Td(s) 为输入，Ka = 80 时的系统 响应 Y(s)： Y(s) = G2(s) 1 + KaG1(s)G2(s) Td(s) (A-5) 使用下面的代码可得到系统响应曲线，如图11所示。 Ka=80; nf=[5000]; df=[1 1000]; sysf=tf(nf,df); ng=[1]; dg=[1 20 0];sysg=tf(ng,dg); sys=feedback(sysg,Ka*sysf); sys=-sys; t=[0:0.01:2]; y=step(sys,t); plot(t,y) ylabel('y(t)'), xlabel('Time (s)'), grid 控制系统综合 自动控制原理 电子信息学院 16 / 59
感盘读写系统的反控制 磁盘读写系统的反馈控制 10 05 -15 13 Time(s) 图11：K。=80时的扰动阶跃响应 为了进一步减小扰动的影响，我们需要将K。增大到80以上。但是，这 将使系统对阶跃响应产生更强的震荡。接下来，我们尝试确定K。的最 佳值，使得系统响应迅速且无震荡。 控制系统综合 自动控制膜理 电子信息学院17159
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 磁盘读写系统的反馈控制 磁盘读写系统的反馈控制 0 0.5 1 1.5 2 −3 −2.5 −2 −1.5 −1 −0.5 0 x 10−3 y(t) Time (s) K a =80 图 11: Ka = 80 时的扰动阶跃响应 为了进一步减小扰动的影响，我们需要将 Ka 增大到 80 以上。但是，这 将使系统对阶跃响应产生更强的震荡。接下来，我们尝试确定 Ka 的最 佳值，使得系统响应迅速且无震荡。 控制系统综合 自动控制原理 电子信息学院 17 / 59
应盒读马系统反整制的性能 磁盘读写系统反馈控制的性能 下面给出明确的性能指标，并通过校正放大器增益K。获得尽可能好的 系统性能。 我们的目标是取得对于阶跃输入的最快速响应，同时： ○限制超调和震荡 ®减小扰动对读写头位置的影响。 性能指标如下表： 表A-2:动态响应的性能指标 性能指标 期望值 超调量 小于5% 调节时间 小于250ms 对于单位阶跃输入的最大响应绝对值 小于5×10-3 控制系统综合 自动控制膜理 电子信息学院18159
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 磁盘读写系统反馈控制的性能 磁盘读写系统反馈控制的性能 下面给出明确的性能指标，并通过校正放大器增益 Ka 获得尽可能好的 系统性能。 我们的目标是取得对于阶跃输入的最快速响应，同时： 1 限制超调和震荡 2 减小扰动对读写头位置的影响。 性能指标如下表： 表 A-2: 动态响应的性能指标 性能指标 期望值 超调量 小于 5% 调节时间 小于 250 ms 对于单位阶跃输入的最大响应绝对值 小于 5 × 10−3 控制系统综合 自动控制原理 电子信息学院 18 / 59
德盘读写系统反控制的性能 磁盘读写系统反馈控制的性能 考察电机和摇臂的二阶模型，忽略线圈电感，可得到如下图的闭环系统 扰动Ta(s) 放大器 电机常数 负载 1 +⑧+ R(s) s(s+20) Y(s) 图12：电机和负载二阶模型的控制系统 当Ta(s)=0时的输出为 Y(s)= 5Ka 5Ka s(s+20)+5Ka =2+209+5KB( w品 52+20wns+u2 R(s) (A-6) 控制系统综合 自动控制膜理 电子信息学院19/59
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 磁盘读写系统反馈控制的性能 磁盘读写系统反馈控制的性能 考察电机和摇臂的二阶模型，忽略线圈电感，可得到如下图的闭环系统 R(s) Ka 放大器 5 电机常数 扰动 Td(s) − 1 s(s+20) 负载 Y(s) − 图 12: 电机和负载二阶模型的控制系统 当 Td(s) = 0 时的输出为 Y(s) = 5Ka s(s + 20) + 5Ka R(s) = 5Ka s 2 + 20s + 5Ka R(s) = ω 2 n s 2 + 2ζωns + ω2 n R(s) (A-6) 控制系统综合 自动控制原理 电子信息学院 19 / 59
应信读写系统反控制的性能 磁盘读写系统反馈控制的性能 因此，w品=5K,2(wn=20。使用下面的代码得到响应曲线，响应曲线 如图13所示。 Ka=[30,60];t=[0:0.01:1]; for1=1:2 nc=[Ka(i)*5];dc=[1];sysc=tf(nc,dc); ng=[1];dg=[1 20 0];sysg=tf(ng,dg); sys1=series(sysc,sysg);sys=feedback(sys1,[1]); y(:,i)=step(sys,t); end plot(t,y,'Linewidth',2); set(gca,'Fontsize',20,'FontName','Times'); ylabel('y(t)'),xlabel('Time (s)'),grid 日。，之4三至)00 控系统综合 自动控制原理 电子信息学院20159
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 磁盘读写系统反馈控制的性能 磁盘读写系统反馈控制的性能 因此，ω 2 n = 5Ka，2ζωn = 20。使用下面的代码得到响应曲线，响应曲线 如图13所示。 Ka=[30,60]; t=[0:0.01:1]; for i = 1:2 nc=[Ka(i)*5]; dc=[1]; sysc=tf(nc,dc); ng=[1]; dg=[1 20 0]; sysg=tf(ng,dg); sys1=series(sysc,sysg); sys=feedback(sys1,[1]); y(:,i)=step(sys,t); end plot(t,y,'LineWidth',2); set(gca,'FontSize',20,'FontName','Times'); ylabel('y(t)'), xlabel('Time (s)'), grid 控制系统综合 自动控制原理 电子信息学院 20 / 59