自动控制课程设计

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1、自动控制课程设计 1 目录 第一章 绪论 2 1.1 课程设计题目 2 1.2 课程设计要求 3 第二章 校正前系统分析. 4 2.1 位置随动系统的传递函数 4 2.2 校正前系统 Bode 图 . 5 2.3 校正前系统根轨迹 6 第三章 校正后系统分析. 8 3.1 校正传递函数 8 3.2 绘制校正函数 Bode 图 . 9 第 4 章 校正后系统 10 4.1 校正后系统 Bode 图 10 4.2 校正后系统根轨迹 . 12 4.3 校正后系统参数 . 13 第 5 章 总结. 14 参考文献. 14 自动控制课程设计 2 第一章 绪论 1.1 课程设计题目 一个位置随动系统如图所

2、示： C(s) G1(s)G2(s)G3(s)G4(s) R(s) 图 1-1 位置随动系统结构图 其中，自整角机 1007.0 5*25.1 )( 1 s sG， 可控础功率放大器 100167.0 40 )( 2 s sG， 执行电机 19.00063.0 98.23 )( 2 3 ss sG， 减速器 s sG 1.0 )( 4 自动控制课程设计 3 1.2 课程设计要求 1.画出未校正系统的 Bode 图，分析系统是否稳定。 2.画出未校正系统的根轨迹图，分析闭环系统是否稳定。 3.对系统进行超前-滞后串联校正，要求校正后的系统满足指标： （1）幅值稳定裕度 Gm18，相角稳定裕角 P

3、m35 （2）系统对阶跃响应的超调量 Mp35，所 以系统需采用串联校正。 C(s) R(s) Gc(s)G4(s)G3(s)G1(s)G2(s) 图 3-1 校正后的系统结构图 PID校正： Ts sTsT G C )1)(1( )s( 21 原有系统的传递函数 )1007.0)(19.0)(100167.0)(1007.0( 5.599 )19.00063.0)(100167.0)(1007.0( 5.599 )()()()()( 2 4321 sssss sssss sGsGsGsGsG 根据经验： T=10 1 T取原有系统的大惯性环节系数 1 T=0.9 2 T取原有系统第二大惯性环

4、节系数的1040倍 2 T=350.007=0.245 校正传递函数： s s G C )1245.0)(1s9.0(1.0 )s( 自动控制课程设计 9 3.2 绘制校正函数 Bode 图 图3-1 校正函数Bode图 绘制其的Bode图MATLAB语言如下： ),( ;1 ;0, 11 );1 ,0245.0,1 ,9.0(*1.0 dennumbode fden f convnum 自动控制课程设计 10 第 4 章 校正后系统 4.1 校正后系统 Bode 图 校正后系统传递函数： )100167.0()1007.0( 1s245.095.59 )s( 22 sss G O ）（ 自动

5、控制课程设计 11 图 4-1 校正后的 Bode 图 绘制其的Bode图MATLAB语言如下： ),( );5,4(,3(,2(, 1( ;0, 15 ;1 ,007.04 ;1 ,00167.03 ;1 ,007.02 ;0, 11 ;1 ,245.0*95.59 dennumbode ffconvfconvfconvfconvden f f f f f num 自动控制课程设计 12 4.2 校正后系统根轨迹 绘制校正后的根轨迹： （1） 系统的开环极点0 2,1 P，142 4,3 P，598 5 P，系统的开环零点 0.4 1 Z (2) 根轨迹有 5 条，一条终止于开环零点0.4

6、1 Z，四条终止于无穷远处。 (3) 根轨迹对称于实轴且连续变化。 (4) 实轴上的根轨迹段位于-142,-4.0，-598,-142。 (5) 渐进线与实轴的交点220- a ，倾角 4 3 4 或 a 。 (6) 根据分离点和会合点公式475 1 s，4.41 2 s，9.8 3 s。 (7) 根轨迹与虚轴的交点（0,112j） ， （0，-112j） 。 自动控制课程设计 13 图 4-2 校正后的根轨迹 绘制其根轨迹的 MATLAB 语言如下： ),( );1 ,007.0),0, 1),1 ,007.0),1 ,00167.0,0, 1( ;1 ,245.0 dennumrlocus convconvconvconvden num 4.3 校正后系统参数 校正后系