课程设计--转子绕线机控制系统的滞后校正设计

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1、 1 课程设计任务书课程设计任务书 题题 目目: : 转子绕线机转子绕线机控制系统的控制系统的滞后滞后校正设计校正设计 初始条件：初始条件：已知转子绕线机控制系统的开环传递函数为: )10)(2( )( sss K sG 要求系统的静态速度误差系数 1 15 sK v ，相角裕度 50。 要求完成的主要任务要求完成的主要任务: : （包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求） 1、 用 MATLAB 作出满足初始条件的最小 K 值的系统伯德图，计算系统的幅值裕度和相位裕 度。 2、 前向通路中插入一相位滞后校正，确定校正网络的传递函数。 3、 用 MATLAB 画出未校正和已校

2、正系统的根轨迹。 4、 用 MATLAB 对校正前后的系统进行仿真分析， 画出阶跃响应曲线， 计算其时域性能指标。 5、 课程设计说明书中要求写清楚计算分析的过程，列出 MATLAB 程序和 MATLAB 输出。 说明书的格式按照教务处标准书写。 时间安排：时间安排： 任务 时间（天） 审题、查阅相关资料 1 分析、计算 3 编写程序 1 撰写报告 2 论文答辩 0.5 指导教师签名：指导教师签名： 年年 月月 日日 系主任（或责任教师）签名：系主任（或责任教师）签名： 年年 月月 日日 2 目录目录 1 设计目的 3 2 设计要求 3 3 设计原理 3 4 设计分析与计算 5 4.2 滞后校

3、正的网络函数 . 7 4.3 用 MATLAB 画校正前后的轨迹 . 9 4.3.1 校正前的根轨迹 . 9 4.3.2 校正后的根轨迹 . 10 4.4 用 MATLAB 对校正前后的系统进行仿真分析 11 4.4.1 校正前系统 11 4.4.2 校正后系统 . 13 5 心得体会 15 6 参考文献 16 3 转子绕线机控制系统的滞后校正设计 1 设计目的 由于滞后校正网络具有低通滤波器的特性，因而当它与系统的不可变部分串联相连时， 会使系统开环频率特性的中频和高频段增益降低和截止频率c 减小，从而有可能使系统获 得足够大的相位裕度，它不影响频率特性的低频段。由此可见，滞后校正在一定的条

4、件下， 也能使系统同时满足动态和静态的要求。可运用于以下场所：1.在系统响应速度要求不高而 抑制噪声电平性能要求较高的情况下，可考虑采用串联滞后校正。2.保持原有的已满足要求 的动态性能不变，而用以提高系统的开环增益，减小系统的稳态误差。 2 设计要求 1MATLAB 作出满足初始条件的最小 K 值的系统伯德图，计算系统的幅值裕度和相位裕度。 2前向通路中插入一相位滞后校正，确定校正网络的传递函数。 3用 MATLAB 画出未校正和已校正系统的根轨迹。 4用 MATLAB 对校正前后的系统进行仿真分析，画出阶跃响应曲线，计算其时域性能指标。 5课程设计说明书中要求写清楚计算分析的过程，列出 M

5、ATLAB 程序和 MATLAB 输出。说明书 的格式按照教务处标准书写。 3 设计原理 利用滞后网络进行串联校正控制的基本原理，是利用滞后网络的高频幅值衰减特性，使 已校正的系统截止频率下降，从而使系统获得足够的相角裕度。因此，滞后网络的最大滞后 角应力求避免发生在系统截止频率附近。在系统响应速度要求不高而抑制噪声电平性能要求 较高的情况下，可采用串联校正。此外，如果待校正的系统已具备满意的动态性能，仅稳态 性能不满足指标要求，也可采用串联滞后校正以提高系统的稳态精度，同时保持其动态性能 仍满足要求。 4 如果所研究的系统为单位反馈最小相位系统，则应用频率法设计串联滞后校正网络的步 骤如下： 5 4 设计分析与计算 4.1 最小 K 值的系统频域分析 已知转子绕线机控制系统的开环传递函数是： )10)(2( )( sss K sG （静态误差系数 1 15 sK v ） 所以最小的 K 值为： K=300 故： )10)(2( 300 )( sss sG 相位裕度： 先求截止频率 22 1004 300 |10|2| 300 )( sss A 在截止频率处)(A=1,由于较小，故可以近似为 , 1 410 300 )( 2 A 解得c5rad/s 截止频率处的相角为：7.1841.05.090)( 11 ccc tgtg 相角裕度为：