自动控制原理课程设计--Matlab软件进行系统仿真

1、 一、设计目的 首先，通过对水箱流量控制系统分析，加强对水箱流量控制系统的认识，并 掌握超前校正网络设计的方法。 其次，通过设计，培养分析问题解决问题的能力。此外，使用 Matlab 软件 进行系统仿真，从而进一步掌握 Matlab 的使用。 二、设计要求和设计指标 题目题目 2：已知单位负反馈系统被控制对象的开环传递函数 ( ) (0.11)(0.011) k K Gs sss 用串联校正的频率域方法对系统进行串联校正设计。 任务：任务：用串联校正的频率域方法对系统进行串联校正设计，使系统满足如 下动态及静态性能指标： （1）在单位斜坡信号ttr)(作用下，系统的稳态误差0.004 ss e

2、； （2）系统校正后，相位裕量 0 45)( c 。 （3）系统校正后，幅值穿越频率 30 c 。 三、设计内容 1. 手画出满足初始条件的最小k值的系统的 Bode 图（用渐近线表示） ，计 算出系统的相角裕量； 2. 在系统前向通道中插入一个相位超前校正网络，确定校正网络的传递函 数； 3. 用 Matlab 画出校正后的系统 Bode 图， 并标出开环剪切频率 2c 及对应的 相角； 4. 确定校正装置的电路形式及电路参数； 3.1 确定开环增益 由要求（1） ：系统在单位斜坡信号作用下，系统的稳态误差ess 0.004 。 ess= 1 kv = 1 k 0.004 kv= lim s

3、0 sG0(s)H(s) = lim s0 s k s(0.1s+ 1)(0.01s+ 1) 得k 250， 取k = 250。 3.2 求出相角裕量 待校正系统开环传递函数 G0(s) = 250 s(0.1s+1)(0.01s+1) 上式代表最小相位系统，因此，画出其对数幅频渐近线特性 如图 1 所示。 图（1） ：未校正系统的 Bode 图 由图得待校正系统的开环剪切频率 1= 50rad/s 可算出待校正系统的相角裕量为 0= 1800900acrtan0.1c1acrtan0.01c1 = 15o 相角裕度小的原因，是因为待校正系统的对数幅频特性中频区的斜率是 4 0/d Bd e c，系统的动态特性会有严重的振荡，需要校正装置校正。由于截止频 率远远低于指标要求，故采用串联超前校正是合适的。