自动控制课程设计--连续定常系统的频率法超前校正

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1、 自动控制自动控制原理原理课程设计课程设计 专专 业：业： xxxxxx 班班 级：级： xxxxxxx 姓姓 名：名： xxxx 学学 号：号： XXXXXX 指导教师：指导教师： XXXXXX 2013 2013 年年 0101 月月 1111 日日 指导教师评语指导教师评语 设计 （40） 平时 （20） 报告 （40） 总成绩 自动控制原理课程设计报告 - 1 - 目录目录 连续定常系统的频率法超前校正. 2 1问题描述 2 2设计过程和步骤 3 3软件仿真 8 4电路模拟及结果分析 . 9 5思考题 12 6小结 . 12 自动控制原理课程设计报告 - 2 - 连续定常系统的频率法超

2、前校正连续定常系统的频率法超前校正 1.问题描述问题描述 1.1 目的目的 (1)了解串联超前校正环节对系统稳定性及过渡过程的影响； (2)掌握用频率特性法分析自动控制系统动态特性的方法； (3)掌握串联超前校正装置的设计方法和参数调试技术； (4)掌握设计给定系统超前校正环节的方法，并用仿真技术验证校正环节理 论设计的正确性。 (5)掌握设计给定系统超前校正环节的方法，并模拟实验验证校正环节理论 设计的正确性。 1 1. .2 2 题目要求题目要求 已知单位反馈控制系统的开环传递函数为： ）10 . 0 1 S）（10.1S（S K ）S（G 0 K=100 设计超前校正装置，使校正后系统满

3、足： %30%，s60，s100K 1-1 V C 1.31.3 用频率法对系统进行串联超前校正的一般步骤用频率法对系统进行串联超前校正的一般步骤 （1）根据稳态误差的要求，确定系统的开环增益K； （2） 根据确定的开环增益K， 画出未校正系统的伯德图， 求出其相位裕量 1 ； （3）由给定的相位裕量值，计算超前校正装置应提供的相位超前量， 即 1m 式中的是用于补偿因超前校正装置的引入， 使系统的剪切频率增大而增加 的相角迟后量。值通常是这样估计的：如果未校正系统的开环对数幅频特性在 剪切频率处的斜率为40/dbdec，一般取 00 5 10；如果该频段的斜率为 60/dbdec，则取 00

4、 15 20； （4）根据所确定的最大相位超前角 m ，按下式算出相应的值 1sin 1sin m m （5）计算校正装置在 m 处的幅值10 lg 1(参见图 1)。由未校正系统的对数 自动控制原理课程设计报告 - 3 - 幅频特性图,求得其幅值为10 lg 1处的频率， 该频率 m 就是校正后系统的开环 剪切频率 c ，即 cm ； （6）确定校正网络的转折频率 1 和 2 ； 12 11 , m m TT （7） 画出校正后系统的伯德图， 并验算相位裕量是否满足要求?如果不满足， 则需增大值,从步骤(3)开始重新进行计算。 超前校正装置的传递函数为： 1 ( ) 1 c Ts Gs Ts

5、 2 2设计过程和步骤设计过程和步骤 2.2.1 1 确定开环增益确定开环增益 K K 根据给定静态误差系数的要求，确定开环增益 K 0 s00 100 limlim (0.11)(0.011) v s KsGs sss 得 K=100。 2.22.2 画出未校正系统的伯德图画出未校正系统的伯德图 在 MATLAB 中输入以下语句： num=100; den=conv(1 0,conv(0.1 1,0.01 1); g=tf(num,den); margin(g) 图 1 未校正系统的 Bode 图 自动控制原理课程设计报告 - 4 - 由图 1 可知，未校正系统的相角裕度deg58.1 1 Pm，剪切频率 3 0 . 1 c r s ，幅值裕度 Gm=0.828dB。 2.2.3 3 确定确定最大超前相角最大超前相角 由题目要求可知，校正后的系统的超调量%,30% 高阶系统有以下公式， 超调量： )1(4.016.0% r M 谐振峰值： 1 sin r M 由以上公式可得， 8.47 1 ，由于系统的开环对数幅频特性在剪切频率处 的 斜 率 为4 0/d bd e c， 一 般 取105。 在 这 里 ， 取8， 则 有 2104.54858.17904.47 1 2.42.4 计算计算角角 由下式： 0.1043 2104.54sin1 2104.54sin1