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《自動控制原理課程設(shè)計報告~單位負反饋系統(tǒng)設(shè)計校正》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、審定成績：自動控制原理課程設(shè)計報告題目：單位負反饋系統(tǒng)設(shè)計校正學生姓名班級院別專業(yè)電子科學與技術(shù)學號指導老師杜健榮設(shè)計時間2011.12目錄一、設(shè)計題目……………………………………………………………3二、設(shè)計目的和要求……………………………………………………31、設(shè)計目的………………………………………………………32、設(shè)計要求………………………………………………………3三、設(shè)計總體思路………………………………………………………4四、詳細設(shè)計步驟………………………………………………………4五、設(shè)計總結(jié)………………………
2、……………………………………12六、參考文獻……………………………………………………………12自動控制原理課程設(shè)計一、設(shè)計題目：設(shè)單位負反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為用相應的頻率域校正方法對系統(tǒng)進行校正設(shè)計，使系統(tǒng)滿足如下動態(tài)和靜態(tài)性能：(1)相角裕度；(2)在單位斜坡輸入下的穩(wěn)態(tài)誤差；(3)系統(tǒng)的剪切頻率。題目要求：（1）分析設(shè)計要求，說明校正的設(shè)計思路（超前校正，滯后校正或滯后－超前校正）；（2）詳細設(shè)計（包括的圖形有：校正結(jié)構(gòu)圖，校正前系統(tǒng)的Bode圖，校正裝置的Bode圖，校正后系統(tǒng)的Bode圖）；（3）用MATL
3、AB編程代碼及運行結(jié)果（包括圖形、運算結(jié)果）；（4）校正前后系統(tǒng)的單位階躍響應圖。二、設(shè)計目的和要求1、設(shè)計目的（1）、通過課程設(shè)計進一步掌握自動控制原理課程的有關(guān)知識，加深對所學內(nèi)容的理解，提高解決實際問題的能力。（2）、理解在自動控制系統(tǒng)中對不同的系統(tǒng)選用不同的校正方式，以保證得到最佳的系統(tǒng)。（3）、理解相角裕度，穩(wěn)態(tài)誤差，剪切頻率等參數(shù)的含義。（4）、學習MATLAB在自動控制中的應用，會利用MATLAB提供的函數(shù)求出所需要得到的實驗結(jié)果。（5）、從總體上把握對系統(tǒng)進行校正的思路，能夠?qū)⒗碚撨\用于實際。2、設(shè)計
4、要求（1）、能用MATLAB解復雜的自動控制理論題目。（2）、能用MATLAB設(shè)計控制系統(tǒng)以滿足具體的性能指標。（3）、能靈活應用MATLAB分析系統(tǒng)的性能。三、設(shè)計總體思路（1）、根據(jù)穩(wěn)態(tài)誤差的值，確定開環(huán)增益K。（2）、利用已確定的開環(huán)增益K，確定校正前系統(tǒng)的傳遞函數(shù)，畫出其bode圖，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，計算出滯后校正裝置的參數(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）、驗證已校正系統(tǒng)的相位裕度和剪切頻率。四、詳細設(shè)計步驟1、由設(shè)計
5、思路可知（1）按要求的穩(wěn)態(tài)誤差系數(shù)，求出系統(tǒng)的開環(huán)放大系數(shù)K。因為題目要求在單位斜坡輸入下的穩(wěn)態(tài)誤差為ess＜0.05所以有ess=lim1／[s·G0(s)]=1/k＜0.05k＞20，所以此次取定K=21。（2）將k值代入原函數(shù)并令s=jw,得系統(tǒng)的開環(huán)頻率特性為G0（jw）=21/[jw（jw+1）]（3）此次選擇滯后校正對系統(tǒng)進行校正。利用Matalab畫出校正前系統(tǒng)的伯德圖如圖一：源代碼：no=[21];do=[0.020.310];syso=tf(no,do);margin(syso);grid運行結(jié)果：
6、相角裕量Pm=﹣8.74截止頻率Wcp=8.32（4）根據(jù)滯后校正裝置的最大幅值和原系統(tǒng)在wc’上的幅值相等條件，求出b和T值并確定校正裝置的傳遞函數(shù)。（5）研究已校正系統(tǒng)的伯德圖，檢查全部性能指標是否滿足要求。圖一2、詳細設(shè)計Ⅰ、校正前的系統(tǒng)分析（1）單位階躍響應分析源代碼：G=tf([21],[0.020.310]);G1=feedback(G,1);t=0:0.01:5;step(G1,t);gridxlabel（’t’）;ylabel(‘c(t)’);title(‘校正前單位階躍響應’)；在Matlab中運行
7、得到單位階躍響應圖如圖二圖二校正前單位階躍響應由圖二可知，系統(tǒng)在單位階躍輸入下，開始時振蕩比較大，超調(diào)量也比較大，系統(tǒng)的動態(tài)性能不佳。（2）開環(huán)傳遞函數(shù)bode圖分析由圖一可看出，相角裕量γ=17.50截止頻率wc=2.46rad/s。此時相角裕量不符合要求。Ⅱ、系統(tǒng)校正過程（1）根據(jù)相角裕量γ≥450的要求，再考慮到串接滯后校正裝置的相角滯后，從未校正系統(tǒng)的頻率特性曲線圖1上，找出對應相角－1800+（450+50）=－1300處的頻率wc’≈2.46rad/s。wc’將作為校正后系統(tǒng)的增益交界頻率。（1）確定滯后
8、裝置的傳遞函數(shù)Gc=(1+aTs)/(1+Ts)①根據(jù)滯后校正裝置的最大幅值和原系統(tǒng)在wc’上的幅值相等條件，求出a值。在wc=wc’處，從未校正的對數(shù)幅頻特性曲線上求得:20lg
9、G0(jwc’)
10、=17.5dB···················①再由20lg1/a=17.5dB計算出a=0.133②由1/（aT）=1/10·wc’所以當
