课程设计---飞行器控制系统设计

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1、 自动控制原理课程设计说明书 1 目目 录录 1 飞行器控制系统的设计过程. 1 1.1 飞行器控制系统的性能指标 1 1.2 参数分析 1 2 系统校正前的稳定情况. 3 2.1 校正前系统的伯特图 3 2.2 校正前系统的奈奎斯特曲线 3 2.3 校正前系统的单位阶跃响应曲线 5 2.4 校正前系统的相关参数 5 2.4.1 上升时间 6 2.4.2 超调时间. 7 2.4.3 超调量. 7 2.4.4 调节时间 7 3 校正系统. 8 3.1 校正系统的选择及其分析 8 3.2 验证已校正系统的性能指标 10 4 系统校正前后的性能比较. 13 4.1 校正前后的波特图 13 4.2 校

2、正前后的奈奎斯特曲线 14 4.3 校正前后的单位阶跃响应曲线 15 5 设计总结与心得. 17 参考文献 18 自动控制原理课程设计说明书 1 飞行器控制系统设计 1 飞行器控制系统的设计过程 1.1 飞行器控制系统的性能指标 飞行器控制系统的开环传递函数 )2.361( 4500 )( ss K sG 控制系统性能指标为调节时间s01.0，单位斜坡输入的稳态误差 0 0 0 5 2 1.0，相角裕度大于 85 度。 1.2 参数分析 由系统开环传递函数可以求得： 令 2 n = 4500k 所以开环传递函数: 2 ( ) (361.2) n G s s s 稳态误差为: ss 2 nn 0

3、 1361.2 e0.000521 lim( ) s SG s 2 = 可得832/ n rads，0.217。 所以，取154k 。 开环传递函数 693000 ( ) (361.2) G s s s 稳态误差 2 1 0.005e 自动控制原理课程设计说明书 2 可得： 0.69 又因为 2 n =361.2 ss e0.000527 比较可知，不满足题意，因此要加入一定的性能改善环节。 自动控制原理课程设计说明书 3 2 系统校正前的稳定情况 2.1 校正前系统的伯特图 根据校正前的飞行器控制系统的开环传递函数，在 MATLAB 中绘制出校正 前的波特图，如图 2-1 所示。 绘制校正前

4、伯特图的 MATLAB 源程序如下： num=693000; den=1,361.2,0; %校正前系统参数 bode(num,den); %绘制伯特图 grid; 2.2 校正前系统的奈奎斯特曲线 根据校正前的飞行器控制系统的开环传递函数，在 MATLAB 中绘制出校正 前的奈奎斯特曲线，如图 2-2 所示： num=693000; den=1,361.2,0; %校正前系统参数 nyquist(num,den) %绘制奈奎斯特曲线 自动控制原理课程设计说明书 4 -50 0 50 Magnitude (dB) 10 1 10 2 10 3 10 4 -180 -135 -90 Phase (deg) Bode Diagram Frequency (rad/sec) 图 2-1 校正前系统的伯特图 -6-5-4-3-2-10 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 Nyquist Diagram Real