课程设计---自动控制原理

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1、 1 成绩：成绩： 自自 动动 控控 制制 原原 理理 课程设计报告课程设计报告 学生姓名：学生姓名： 班班 级：级：工业自动化工业自动化 091 学学 号：号：0000 指导老师：指导老师：. 设计时间：设计时间：2011.12 2 目录目录 1 设计目的 . 3 2 设计任务 . 3 3 设计要求： . 3 4 设计方法和步骤 4 4.1 校正前系统分析 4 4.1.1 系统的开环增益 K. 4 4.1.2 校正前的系统图 . 4 5 课程设计总结. 3 6 参考文献 . 3 1 设计目的设计目的 1、掌握控制系统的设计与校正方法、步骤。 2、掌握对控制系统的相角裕度、稳态误差、截止频率和

2、动态性能分析。 3、掌握利用 matlab 对控制理论内容进行分析。 4、提高分析问题解决问题的能力。 2 设计设计任务任务 题目：已知单位负反馈系统被控制对象的开环传递函数 11.0 0 ss K sG 用串联校正的频率域方法对系统进行串联校正设计。 任务：用串联校正的频率域方法对系统进行串联校正设计，使系统满足如下动态及静态性 能指标： （1）在单位斜坡信号作用下，系统的稳态误差rade ss 100 1 ； （2）系统校正后，相位裕量 45。 （3）截止频率srad c /40。 3 设计要求：设计要求： 按如下步骤，利用频率域串联校正方法对系统进行的串联校正设计： （1）根据要求的稳态

3、品质指标，求系统的开环增益值； （2）根据求得的值，画出校正前系统的 Bode 图，并计算出幅值穿越频率、相位裕量(要求 利用 MATLAB 软件编程进行辅助设计),以检验性能指标是否满足要求。若不满足要求，则执 行下一步； （3）画出串联校正结构图，分析并选择串联校正的类型（超前、滞后和滞后-超前校正） 。 （4）确定校正装置传递函数的参数； （5）画出校正后的系统的 Bode 图，并校验系统性能指标(要求利用 MATLAB 软件编程进行 辅助设计)。若不满足，跳到第（4）步。否则进行下一步。 （6）提出校正的实现方式及其参数。 （要求实验实现校正前、后系统并得到的校正前后系统的阶跃响应）

4、4 4 设计方法和步骤设计方法和步骤 4.1 校正前校正前系统分析系统分析 4.1.1 系统的开环增益系统的开环增益 K 由题意可知，开环传递函数在单位斜坡信号 r(t)= t 作用下，要满足系统的稳态误差 rade ss 100 1 。可由终值定理求出。 ss e= 1 K 因此要求 radess 100 1 ，就有 K100，取 K=100 所以校正前的系统开环传递函数为： 100 ( ) 0.11) Gs ss （ 4.1.2 校正前的校正前的系统图系统图 bodebode 图：图： 利用 MATLAB 绘画校正系统前的 bode 图 在 MATLAB 中编写如下程序： num=100; den=0.1 1 0; g=tf(num,den); bode(g) 所以校正系统前的 Bode 图如下图所示 5 阶跃响应图：阶跃响应图： 利用 MATLAB 绘画出系统校正前的单位阶跃响应曲线 在 MATLAB 中编写如下程序： num=100; den=0.1 1 100; g=tf(num,den); s