控制系统设计器快速入门
此示例说明如何使用控制系统设计器调节反馈控制系统的补偿器。
使用控制系统设计器，您可以：
1) 在时间响应、频率响应和零极点响应图上定义控制设计需求。
2) 通过以下方式调节补偿器：
自动设计方法，例如 PID 调节、IMC 和 LQG。
在波特图、根轨迹图等设计图上通过图形化方式调节零极点。
基于优化的控制设计，使用 Simulink® Design Optimization™ 满足时域和频域需求。
3) 可视化闭环和开环响应，响应会动态更新以显示控制系统性能。
补偿器设计问题
对于此示例，为以下系统设计补偿器：
设计需求如下：
对阶跃输入的稳态误差为零。
80% 上升时间小于 1 秒。
稳定时间小于 2 秒。
最大超调量小于 20%。
开环穿越频率小于 5 弧度/秒。
打开控制系统设计器
采用标准反馈结构，控制器位于前向通道。此结构为控制系统设计器的默认架构。
打开包含指定被控对象的控制系统设计器。
controlSystemDesigner(tf(1,[1,1]))
在控制系统选项卡中，您可以选择补偿器调节方法，并创建响应图以分析控制器性能。您还可以存储、比较和导出不同的控制系统设计。
对于此示例，使用根轨迹编辑器和开环波特编辑器通过图形化方式调节补偿器，并使用闭环阶跃响应验证设计。默认情况下，控制系统设计器打开时会显示这些响应。要添加额外的响应图，请点击新建绘图。
添加设计需求
将时域设计需求添加到阶跃响应图。右键点击绘图区域，然后选择设计需求 > 新建。在设计需求类型下拉列表中选择 Step response bound。输入时域设计需求。
点击确定。该 App 会将设计需求作为阴影排除区域添加到阶跃响应图中。为满足需求，阶跃响应必须保持在该区域之外。
要指定频域穿越需求，右键点击波特编辑器绘图区域，然后选择设计需求 > 新建。在设计需求类型下拉列表中选择 Upper gain limit，并指定设计需求。
点击确定。
调节补偿器
为满足稳态误差为零的设计需求，向补偿器添加积分器。右键点击根轨迹编辑器绘图区域，然后选择添加极点或零点 > 积分器。
为使根轨迹图具有理想形状，在 -2 附近添加实零点。右键点击根轨迹图区域，然后选择添加极点或零点 > 实零点。在根轨迹图中，左键点击实轴上 -2 附近的位置。
要通过增加补偿器增益来获得更快的响应，请在波特编辑器中向上拖动幅值响应。为满足穿越频率需求，请保持响应在波特编辑器的排除区域下方。
要查看补偿器，请右键点击波特编辑器或根轨迹编辑器绘图区域，然后选择编辑补偿器...。
您也可以使用“补偿器编辑器”对话框调节补偿器参数。
自动补偿器调节
除图形调节外，您还可以使用自动调节方法。要选择自动调节方法，请点击调节方法。
PID 调节、IMC 调节、LQG 综合 - 基于闭环时间常数等调节设定计算初始补偿器参数。有关示例，请参阅Design LQG Tracker Using Control System Designer。
基于优化的调节 - 使用时域和频域设计需求优化补偿器（需要 Simulink Design Optimization）。有关示例，请参阅DC Motor Controller Tuning (Simulink Design Optimization)。
环路成形 - 指定期望的目标环路形状（需要 Robust Control Toolbox™）。
