自动控制原理课程设计--控制系统的设计与校正

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1、 课程设计报告课程设计报告 题题 目目 控制系统的设计与校正 课课 程程 名名 称称 自动控制原理课程设计 院院 部部 名名 称称 机电工程学院 专专 业业 自动化 班班 级级 学学 生生 姓姓 名名 学学 号号 课程设计地点课程设计地点 课程设计学时课程设计学时 1 周 指指 导导 教教 师师 成绩 2 目录 一、课程设计题目及要求3 二、课程设计的目的3 三、控制算法选择3 四、控制参数整定3 五、校正前后的特征根4 5.1 校正前的特征根4 5.2 校正后的特征根5 六、校正前后典型脉冲响应6 6.1 校正前的单位脉冲响应6 6.2 校正后的单位脉冲响应7 6.3 校正前的单位阶跃响应8

2、 6.4 校正后的单位阶跃响应9 6.5 校正前的单位斜坡响应10 6.6 校正后的单位斜坡响应11 七、校正前后的阶跃响应的性能指标12 八、校正前后的阶跃响应的根轨迹15 九、校正前后的 Bode图17 十、校正前后的 Nyquist 图19 十一、心得体会21 十二、参考文献21 3 一、一、 课程设计题目要求：课程设计题目要求： 已知单位负反馈系统的开环传递函数 )64( )( 2 sss K sG， 试用频率法设计串联滞后校正装置使系统的速度误差系数1 v K， 相位裕度为 00 402，剪切频率0.090.01 c rads。 二、二、课程设计应达到的目的：课程设计应达到的目的：

3、1、掌握自动控制原理的时域分析法，根轨迹法，频域分析法，以及各种 补偿（校正）装置的作用及用法，能够利用不同的分析法对给定系统进行性能 分析， 能根据不同的系统性能指标要求进行合理的系统设计， 并调试满足系统 的指标。 2、 学会使用 MATLAB 语言及 Simulink 动态仿真工具进行系统仿真与调试。 三、控制算法选择三、控制算法选择 校正前相位裕量：53.5159 校正后要求相位裕量 00 402 期望校正角（ 00 402）-53.5159 为负角度 所以选择滞后校正 四、控制参数整定四、控制参数整定 1、因为系统的静态速度误差系数 Kv1,所以可令原传递函数中的 K=6. 2、确定

4、滞后装置的传递函数 Gc=(1+bTs)/(1+Ts)根据滞后校正装置的最 大幅值和原系统在 wc上的幅值相等条件，求出 b 值。在 wc=wc处，从未校 正的对数幅频特性曲线上求得 :20lg|G0(j wc)| =20dB 再由 20lg 1/b=19.4dB 计算出 b=0.1 3、由 1/bT=1/5wc , 所以当 wc0.09rad/s , a=0.1 时，可求得 T=556s 。 4 4、将所求的 a 值和 T 值代入式得校正装置的传递函数为： Gc(s)=(1+55.6s)/(1+556s) 5、求出 G=6/(s3+4s2+6s)* Gc(s) 伯德图 由图可知，因为函数中有

5、振荡环节，情况特殊，完全不符合，b 偏大，所 以自己在图中进行调试，要相位裕度增大，可增大 w1，取 w1=1/8rad/s，对应 w2=1/132rad/s，调试公式：g=tf(conv(6,8 1),conv(1 4 6,conv(1 0,132 1)对其进行验证，符合，则 Gc(s)=(1+8s)/(1+132s) 五、校正前后的特征根五、校正前后的特征根 1、校正前的特征根 由 传 递 函 数 2 6 () (46) G S S SS 可 求 出 闭 环 特 征 方 0664 23 sss 。 5 程序代码如下： num=6; den=1 4 6 0; G=tf(num,den); Gc=feedbac