單位負(fù)反饋系統(tǒng)的校正設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)

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1、學(xué)號(hào)：課程設(shè)計(jì)題目單位負(fù)反饋系統(tǒng)的校正設(shè)計(jì)學(xué)院自動(dòng)化學(xué)院專業(yè)自動(dòng)化班級(jí)姓名指導(dǎo)教師年月日課程設(shè)計(jì)任務(wù)書學(xué)生姓名：專業(yè)班級(jí)：自動(dòng)化1103班指導(dǎo)教師：工作單位：自動(dòng)化學(xué)院題目:單位負(fù)反饋系統(tǒng)的校正設(shè)計(jì)初始條件：已知某控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖所示，要求設(shè)計(jì)校正環(huán)節(jié)Gc（s），使系統(tǒng)對(duì)于階躍輸入的穩(wěn)態(tài)誤差為0，使系統(tǒng)校正后的相角裕量，幅值裕量.R(t)--要求完成的主要任務(wù):（1）用MATLAB作出原系統(tǒng)的系統(tǒng)伯德圖，計(jì)算系統(tǒng)的幅值裕度和相位裕度。（2）在系統(tǒng)前向通路中插入一校正裝置，確定校正網(wǎng)絡(luò)的傳遞函數(shù)，并用MATLAB進(jìn)行驗(yàn)證。（3）用MATLAB

2、畫出未校正和已校正系統(tǒng)的根軌跡。（4）對(duì)上述任務(wù)寫出完整的課程設(shè)計(jì)說明書，說明書中必須進(jìn)行原理分析，寫清楚分析計(jì)算的過程及其比較分析的結(jié)果，并包含Matlab源程序或Simulink仿真模型，說明書的格式按照教務(wù)處標(biāo)準(zhǔn)書寫。時(shí)間安排：1、課程設(shè)計(jì)任務(wù)書的布置，講解（半天）2、根據(jù)任務(wù)書的要求進(jìn)行設(shè)計(jì)構(gòu)思。（半天）3、熟悉MATLAB中的相關(guān)工具（一天）4、系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真分析。（三天）5、撰寫說明書。（二天）6、課程設(shè)計(jì)答辯（半天）指導(dǎo)教師簽名：年月日系主任（或責(zé)任教師）簽名：年月日目錄摘要11．總體思路22．用MATLAB作出原系統(tǒng)的系統(tǒng)伯

3、德圖和根軌跡23．利用超前校正54．利用滯后校正85．仿真及結(jié)果136、心得體會(huì)15武漢理工大學(xué)《自動(dòng)控制原理》課程設(shè)計(jì)說明書摘要MATLAB是一個(gè)包含大量計(jì)算算法的集合。其擁有600多個(gè)工程中要用到的數(shù)學(xué)運(yùn)算函數(shù)，可以方便的實(shí)現(xiàn)用戶所需的各種計(jì)算功能。函數(shù)中所使用的算法都是科研和工程計(jì)算中的最新研究成果，而前經(jīng)過了各種優(yōu)化和容錯(cuò)處理。在通常情況下，可以用它來代替底層編程語言，如C和C++?。在計(jì)算要求相同的情況下，使用MATLAB的編程工作量會(huì)大大減少。MATLAB的這些函數(shù)集包括從最簡(jiǎn)單最基本的函數(shù)到諸如矩陣，特征向量、快速傅立葉變換的

4、復(fù)雜函數(shù)。函數(shù)所能解決的問題其大致包括矩陣運(yùn)算和線性方程組的求解、微分方程及偏微分方程的組的求解、符號(hào)運(yùn)算、傅立葉變換和數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析、工程中的優(yōu)化問題、稀疏矩陣運(yùn)算、復(fù)數(shù)的各種運(yùn)算、三角函數(shù)和其他初等數(shù)學(xué)運(yùn)算、多維數(shù)組操作以及建模動(dòng)態(tài)仿真等。如果系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求滿足性能指標(biāo)屬頻域特征量，則通過采用頻域校正方法。在開環(huán)系統(tǒng)對(duì)數(shù)頻率特性基礎(chǔ)上，滿足穩(wěn)態(tài)誤差、開環(huán)系統(tǒng)截止頻率和相角裕度等要求出發(fā)，進(jìn)行串聯(lián)校正的方法。在bode圖上雖然不能嚴(yán)格定量的給出系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能，但是卻能方便的根據(jù)頻域指標(biāo)確定校正裝置的形式和參數(shù)，特別是對(duì)校正系統(tǒng)的高頻特性有要

5、求時(shí)，采用頻率校正較其他方法更方便。串聯(lián)滯后校正-超前校正，其基本原理是利用滯后超前網(wǎng)絡(luò)的超前部分來鄭大系統(tǒng)的相角裕度，同時(shí)利用滯后部分來改善系統(tǒng)的穩(wěn)定性能。關(guān)鍵詞：控制系統(tǒng)，校正，傳遞函數(shù)，頻率，MATLAB1武漢理工大學(xué)《自動(dòng)控制原理》課程設(shè)計(jì)說明書單位負(fù)反饋系統(tǒng)的校正設(shè)計(jì)1．總體思路(1)．根據(jù)開環(huán)傳遞函數(shù)得E（s）=1/(1+Gs*Hs)，ess=錯(cuò)誤！未找到引用源。得ess=0(2)．根據(jù)開環(huán)傳遞函數(shù)畫出bode圖和根軌跡圖，求出幅值裕度和相位裕度。從圖上看出校正前系統(tǒng)的相位裕度和剪切頻率(3)．根據(jù)相位裕度的要求，計(jì)算出滯后校正

6、裝置的參數(shù)a和T。即得校正裝置的傳遞函數(shù)，然后得到校正后系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)。(4)．驗(yàn)證已校正系統(tǒng)的相位裕度和幅值裕度h。2．用MATLAB作出原系統(tǒng)的系統(tǒng)伯德圖和根軌跡根據(jù)開環(huán)傳遞函數(shù)畫出bode圖以及根軌跡，得出幅值裕度和相位裕度。校正前的bode圖，如圖1源程序：num=100;den=[1,11,10,0];margin(num,den);grid;14武漢理工大學(xué)《自動(dòng)控制原理》課程設(shè)計(jì)說明書圖1校正前的bode圖由圖1得出：幅值裕度為0.828db相位裕度為1.58deg幅值截止頻率Wcg=3.16rad/s相位截止頻率Wcp=

7、3.01rad/s校正前的根軌跡圖如下源程序：num=[100];den=[111100];rlocus(num,den)14武漢理工大學(xué)《自動(dòng)控制原理》課程設(shè)計(jì)說明書圖2校正前的根軌跡圖單位階躍響應(yīng)分析如圖3源程序:G=tf([100],[111100]);G1=feedback(G,1);t=0:0.01:100;step(G1,t);gridxlabel（’t’）;ylabel(‘c(t)’)14武漢理工大學(xué)《自動(dòng)控制原理》課程設(shè)計(jì)說明書圖3校正前單位階躍響應(yīng)圖3．利用超前校正(1）.得=180—90—actgWc=17.56(2).

8、則有=45—17.56+10=37.33得出a=0.245(3).然后未校正系統(tǒng)的特性曲線上查出其幅值等于10lg（1/a）對(duì)應(yīng)的頻率。如圖4。源程序：num=100;den=[