自控课程设计报告-- 线性控制系统的校正及分析

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1、 课程设计报告课程设计报告 题题 目目 线性控制系统的校正及分析线性控制系统的校正及分析 课课 程程 名名 称称 自自 动动 控控 制制 原原 理理 院院 部部 名名 称称 机电工程学院机电工程学院 专专 业业 电气工程及其自动化电气工程及其自动化 班班 级级 10 电气工程及其自动化电气工程及其自动化 1 班班 学学 生生 姓姓 名名 学学 号号 课程设计地点课程设计地点 课程设课程设计学时计学时 指指 导导 教教 师师 成绩 1 目目 录录 一、设计题目设计题目1 1 二、设计目的和要求设计目的和要求1 1 1 1、设计目的、设计目的1 1 2 2、设计要求、设计要求1 1 三、设计总体思

2、路三、设计总体思路1 1 四、详细设计步骤四、详细设计步骤2 2 五、 设计总结五、 设计总结2626 六、 参考文献六、 参考文献2626 1 一一 、设计题目设计题目： 已知单位负反馈系统的开环传递函数 0 K G (S) S(0.0625S1)(0.2S1) ， 试用频率法设计串联超前校正装置，使系统的相位裕度 0 30，静态速度误 差系数 1 v K40s ，增益欲度 1012dB。 要求： 1、能用 MATLAB 解复杂的自动控制理论题目。 2、能用 MATLAB 设计控制系统以满足具体的性能指标。 3、 能灵活应用 MATLAB 的 CONTROL SYSTEM 工具箱和 SIMU

3、LINK 仿 真软件，分析系统的性能。 二、二、设计目的与要求：设计目的与要求： 设计目的：设计目的： 1、 了解控制系统设计的一般方法、步骤。 2、 掌握对系统进行稳定性分析、稳态误差分析以及动态特性分析的方法。 3、 掌握利用 MATLAB 对控制理论内容进行分析和研究的技能。 4、 提高分析问题解决问题的能力。 设计要求：设计要求： 1、阅读有关资料。 2、对系统进行稳定性分析、稳态误差分析以及动态特性分析。 3、绘制根轨迹图、Bode 图、Nyquist 图。 4、设计校正系统，满足工作要求。 三、总体设计思路三、总体设计思路 （1） 、根据稳态误差 ss e的值，确定开环增益 K。

4、（2） 、利用已确定的开环增益 K，确定校正前系统的传递函数，画出其 bode 图，从图上看出校正前系统的相位裕度和剪切频率 c 。 （3） 、根据相位裕度的要求，计算出超前校正装置的参数 a 和 T。即得校正 2 装置的传递函数，然后得到校正后系统的开环传递函数。 （4） 、验证已校正系统的相位裕度和剪切频率 c 。 四、详细设计步骤四、详细设计步骤 1、 基于基于 MATLABMATLAB 用频率法用频率法对系统进行串联校正设计，使其满足给定的频域性能对系统进行串联校正设计，使其满足给定的频域性能 指标。 要求程序执行的结果中有校正装置传递函数和校正后系统开环传递函指标。 要求程序执行的结

5、果中有校正装置传递函数和校正后系统开环传递函 数，校正装置的参数数，校正装置的参数 T T，等的值，等的值。 首先，由设计要求静态速度误差系数取，则有： 1 0 0 00 40 )12.0)(10625.0( lim)()(lim sK SSS K SSHSGSK ss V 所以，该系统的开环传递函数为 确定未校正系统的剪切频率 0C ，穿越频率相角裕度和增益裕度。 MATLAB 程序如下： k=40;nun1=1; den1=conv(1 0,0.0625 1); den=conv(0.25 1,den1); s1=tf(k*nun1,den); figure(1); margin(s1) )12.0)(10625.0(