自动控制系统课程设计---单位负反馈系统的校正设计

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1、 自自 动动 控控 制制 系系 统统 课课 程程 设设 计计 课题名称课题名称 单位负反馈系统的校正设计单位负反馈系统的校正设计 专专 业业 自动化自动化 班班 级级 xxxxx 学学 号号 xx 姓姓 名名 xxx 所在院系所在院系 电子工程学院电子工程学院 完成日期完成日期 2012 年年 12 月月 21 日日 2 目目 录录 一一 、设计目的、设计目的 - 3 二、设计任务与要求二、设计任务与要求 - 3 2.1 设计任务 - 3 2.2 设计要求 - 3 三、设计方法步骤及设计校正构图三、设计方法步骤及设计校正构图 - 4 3.1 校正前系统分析 - 4 3.2 校正方法 - 6 3

2、.3 校正装置 - 6 3.4 校正后系统分析 - 7 四、课程设计小结与体会四、课程设计小结与体会 - 10 五、参考文献五、参考文献 - 错误错误! !未定义书签。未定义书签。 3 一一 、设计、设计目的目的 1. 掌握控制系统的设计与校正方法、步骤。 2. 掌握对系统相角裕度、稳态误差和穿越频率以及动态特性分析。 3. 掌握利用 MATLAB 对控制理论内容进行分析和研究的技能。 4. 提高分析问题解决问题的能力。 二、设计任务与要求二、设计任务与要求 2.1 设计任务设计任务 设单位负反馈系统的开环传递函数为： )1( )( ss K sG 用相应的频率域校正方法对系统进行校正设计，使

3、系统满足如下动态和静态性能： 1) 相角裕度： 0 45 2) 在单位斜坡输入下的稳态误差为： 1 15 e rad 3) 截止频率不低于 7.5/rads 2.2 设计要求设计要求 1) 分析设计要求，说明校正的设计思路（超前校正，滞后校正或滞后超前校正； 2) 详细设计（包括的图形有：校正结构图，校正前系统的 Bode 图，校正装置的 Bode 图，校正后系统的 Bode 图） ； 3) 用 MA TLAB编程代码及运行结果（包括图形、运算结果） ； 4) 校正前后系统的单位阶跃响应图。 4 三、设计方法步骤及设计校正结构图三、设计方法步骤及设计校正结构图 3.1 校正前系统分析校正前系统

4、分析 校正前系统的开环传递函数为： 16 ( ) (1) G s s s （ 求 解 过 程 ： 0v KK ， 式 中 0 K是 系 统 的 开 环 增 益 。 系 统 的 稳 态 误 差 为 0 11 ss v e KK 1 15 ， 0v KK15 1 s ，取 0v KK=16/rads） 校正要求: 1）相角裕度： 0 45 2）在单位斜坡输入下的稳态误差为： 1 15 e rad 3）截止频率不低于 7.5/rads (3)校正前结构图: 1) 单位阶跃响应分析 在 MATLAB 中编写如下程序： G=tf(16,1,1,0); feedback(G,1); step(ans,30) 5 由上图可以看出，系统在阶跃输入下还是可以稳定输出的，但是开始时振荡比较大，超调量 也比较大，系统的动态性能不佳。 2)利用 MATLAB 绘画未校正系统的 bode 图 在 MATLAB 中编写如下程序： G=tf(16,1 1 0);% 系统模型 bode(G) % 绘制系统的 Bode 图 校正前 bode 图 6 3.2 校正方法校正方法 采用校正方法为：超前校正法 3.3 校正装置校正装置 （1）求校正装置的参数。 gm,pm,wp,wc=margin(G) 求得： 不符合要求。小于相位裕度 00 45