自动控制原理课程设计--晶闸管-直流电机调速系统

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1、 1 目录目录 第一章 设计内容及要求 错误错误!未定义书签。未定义书签。 第二章 设计过程 23 第三章 系统仿真模型的建立 78 第四章 总结与体会 错误错误!未定义书签。未定义书签。11 参考文献 错误错误!未定义书签。未定义书签。2 2 设计任务及设计过程设计任务及设计过程 （一）设计任务（一）设计任务 晶闸管-直流电机调速系统如图所示 （ksm10） 1、画出未校正系统的根轨迹图，分析系统是否稳定。 2、对系统进行串联校正，要求校正后的系统满足指标： （1）相角稳定裕度 Pm40 , 幅值稳定裕度 Gm13。 （2）在阶跃信号作用下，系统超调量 Mp13。 （2）在阶跃信号作用下，系

2、统超调量 Mp25%，调节时间 Ts0.15 秒。 从下图可以看出未校正的伯德图中可以看出；系统不满足校正要求， 输入以下函数： n1=10;d1=4.099e-007 0.0002695 0.01476 0.1925;sys1=tf(n1,d1); z,p,k=tf2zp(n1,d1); z1=z -1; p1=-598.6366 -38.4242 -20.4167 -170 sys=zpk(z1,p1,k); w=logspace(-1,5);figure(1);bode(sys,w);margin(sys); figure(2);nyquist(sys); figure(3);rlocu

3、s(sys) grid on; 4 -150 -100 -50 0 50 Magnitude (dB) Bode Diagram Gm = -0.433 dB (at 190 rad/sec) , Pm = -0.825 deg (at 194 rad/sec) Frequency (rad/sec) 10 -1 10 0 10 1 10 2 10 3 10 4 10 5 -270 -180 -90 0 Phase (deg) 校正后的伯德图： -150 -100 -50 0 50 Magnitude (dB) 10 -2 10 -1 10 0 10 1 10 2 10 3 10 4 10 5

4、 -270 -180 -90 0 90 Phase (deg) Bode Diagram Gm = 13.4 dB (at 383 rad/sec) , Pm = 51.5 deg (at 162 rad/sec) Frequency (rad/sec) 从上图可以看出，校正后的伯德图中，pm=51.5,gm=13.4,通过计算可知其系统超调量 Mp=20%25%，调节时间 Ts=0.8 秒0.15 秒。满足系统的要求。 3、分别画出校正前，校正后和校正装置的幅频特性图。 校正前的幅频特性： 5 -100102030405060 -40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 Ny

5、quist Diagram Real Axis Imaginary Axis 校正后的幅频特性： -1-0.500.511.522.533.54 -3 -2 -1 0 1 2 3 Nyquist Diagram Real Axis Imaginary Axis 校正装置的幅频特性： -1-0.8-0.6-0.4-0.200.20.40.60.81 -1 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 Nyquist Diagram Real Axis Imaginary Axis 4、给出校正装置的传递函数： 6 G（s）=s+1/s+170; 从第一个未校正的伯德图中可以看到系统的指标不满足要求， 此时幅值裕度和相角裕度都偏 小，考虑添加一个较小的零点，为-1，加上零点后，发现幅值裕度依然偏小，但是相交裕度 满足了要求，这时候再加上一个极点，经过几次的尝试得到极点-170 可以满足给定的幅值 裕度。此时满足第一个性能指标，在经过超调量和调节时间的计