自控课程设计--直流电机速度控制系统校正装置设计

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1、 自动控制原理课程设计自动控制原理课程设计 题目题目 直流电机速度控制系统校正装置设计直流电机速度控制系统校正装置设计 专专 业业 电气工程及其自动化电气工程及其自动化 姓姓 名名 班班 级级 学学 号号 指导教师指导教师 职职 称称 副教授副教授 一、设计题目一、设计题目 某直流电机速度控制系统校正装置设计某直流电机速度控制系统校正装置设计 设单位反馈的某直流电机速度控制系统看，其开环传递函数为：设单位反馈的某直流电机速度控制系统看，其开环传递函数为：错错 误误! !未找到引用源。未找到引用源。 ，要求系统满足性能指标：静态速度误差常数，要求系统满足性能指标：静态速度误差常数K v 4 4，

2、相位裕度，相位裕度 50 0 ，超调量，超调量 MM 错误!未找到引用源。3030，用频，用频 率法校正装置。率法校正装置。 二、设计目的二、设计目的 通过课程设计，在掌握自动控制理论基本原理，一般电学系统自 动控制方法的基础上，用 MATLAB 实现系统的仿真与调试。 三、设计要求三、设计要求 收集和查阅有关技术资料，独立完成所承担的设计课题的全部内 容，初步掌握设计原则、设计方法、设计步骤和设计规范的应用；对 工程设计方案进行选择和分析；绘制设计图；撰写说明书。 具体要求如下： 1、 根据所学控制理论知识（频率法、根轨迹法等）进行人工设计 校正装置，初步设计出校正装置传递函数形式及参数；

3、2、 在 MATLAB 下， 用 simulink 进行动态仿真， 在计算机上对人工 设计系统进行仿真调试，使其满足技术要求； 3、 确定校正装置的电路形式及电路参数（选作） ； 4、 完成设计报告。 本课程设计以设计报告的形式提交，要求论点清楚，论据充分， 结构合理；分析问题有层次。包括设计思想，设计过程，图（曲线） ， 总结和数字仿真。 四、四、设计过程设计过程 应用频率法校正步骤应用频率法校正步骤： 1、根据所要求的稳态性能指标，确定系统满足稳态性能要求的开环增益根据所要求的稳态性能指标，确定系统满足稳态性能要求的开环增益 K K。 由题目所给开环传递函数 )5.0( 08.0 )( S

4、S K S Gk 可知这是一个典型的二阶系统，要求系 统满足性能指标静态误差系数 KV 4 ，因此取 KV=8。 由公式 KV=)(lim 0 SSG k s = )5.0( 08.0 lim 0 SS K S s =8 可得 K=50，Gk(S)= )12( 8 )5.0( 4 SSSS . 8 ( j)= jj+ K G （ 21） 则有： 2lg20lg208lg20)(L 2arctan 2 2、绘制满足由步骤一确定的绘制满足由步骤一确定的 K 值下系统值下系统 Bode 图，并求出系统的相角裕量图，并求出系统的相角裕量 0 。 由步骤二所得的对数幅值函数？2lg20lg208lg20

5、)(L，以及相角函数 2arctan 2 ，转折频率 0.5srad /，可画出未校正系统的 Bode 图，其渐 进线如下图： 取点： dBL dBL dBL 04.52)(, 1.0 ;08.24)(,5.0 ;04.12)( 使得0L可计算出未校正系统的开环剪切频率 c =2srad/=1.414srad/。则 对应的相角 1607090 000 2arctan 2 cc ， 可得相角裕度 20180 00 0 c 50 0 0 ，这说明系统的相角裕量远远小于要求值，系统的动态响应会有严重的振 荡，为达到所要求的性能指标，此设计应采用串联超前校正。 3、确定为使相角裕量达到要求值，所需增加的超前相角确定为使相角裕量达到要求值，所需增加的超前相角 c ，即 0c 式中，为要求的相角裕量；是因为考虑到校正装置影响剪切频率的位置而附 加的相角裕量：当未校正系统中频段的斜率为-40decdB /时，取=50150；当未校正系 统中频段斜率为-60decdB /时，取50200 。 。由未校正系统 Bode可知，此系统的中频 段斜率为-40decdB /，因此取10 0。由题目要求 500，我们可取500。 可得 0c 500-200+100=400。 4、令超前校正网络的最大超前相角令超前校正网络的最大超前相角 cm ，可由下式求出校正装置的参数，可由下式求出校正装置的参