串聯(lián)超前校正裝置的設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、學(xué) 號(hào) （自動(dòng)控制原理課程設(shè)計(jì)）設(shè)計(jì)說明書（題目）串聯(lián)超前校正裝置的設(shè)計(jì)起止日期： 2011 年 5 月 30 日 至 2011 年 6 月 3 日學(xué)生姓名班級(jí)08電氣1班 成績指導(dǎo)教師(簽字) 電子與信息工程系2011年 5 月 28 日天津城市建設(shè)學(xué)院 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書2010 2011 學(xué)年第 2 學(xué)期 電子與信息工程 系 電氣工程及其自動(dòng)化 專業(yè) 08-1 班級(jí)課程設(shè)計(jì)名稱： 自動(dòng)控制原理課程設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)題目： 串聯(lián)超前校正裝置的設(shè)計(jì) 完成期限：自 2011 年5 月 30 日至 2011 年 6 月 3 日共 1 周設(shè)計(jì)依據(jù)、要求及主要內(nèi)容：已知單位反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為：要求校正后系

2、統(tǒng)的相角裕度，截止頻率，試設(shè)計(jì)串聯(lián)超前校正裝置?；疽螅?、對(duì)原系統(tǒng)進(jìn)行分析，繪制原系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)曲線，2、繪制原系統(tǒng)的bode圖，確定原系統(tǒng)的幅值裕度和相角裕度。3、繪制原系統(tǒng)的nyquist曲線。4、繪制原系統(tǒng)的根軌跡。5、設(shè)計(jì)校正裝置，繪制校正裝置的bode圖。6、繪制校正后系統(tǒng)的bode圖、確定校正后系統(tǒng)的幅值裕度和相角裕度。7、繪制校正后系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)曲線。8、繪制校正后系統(tǒng)的nyquist曲線。9、繪制校正后系統(tǒng)的根軌跡。指導(dǎo)教師（簽字）： 教研室主任（簽字）： 批準(zhǔn)日期：2011年5月28日目錄一、緒論-4二、原系統(tǒng)分析-52.1原系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)曲線-52.2 原系

3、統(tǒng)的bode圖-52.3 原系統(tǒng)的nyquist曲線-62.4 原系統(tǒng)的根軌跡-6三、校正裝置設(shè)計(jì)-73.1 校正裝置參數(shù)的確定-73.2 校正裝置的bode圖-8四、校正后系統(tǒng)的分析-84.1校正后系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)曲線-84.2 校正后系統(tǒng)的bode圖-84.3 校正后系統(tǒng)的nyquist曲線-94.4 校正后系統(tǒng)的根軌跡-9五、總結(jié)-11六、附圖-12七、參考文獻(xiàn)-21一、緒論概述超前或滯后校正的優(yōu)缺點(diǎn)和適用范圍串聯(lián)超前校正的基本原理：利用超前網(wǎng)絡(luò)的相角超前特性。只要正確的將超前網(wǎng)絡(luò)的交接頻率1/at和1/t選擇在帶校正系統(tǒng)截止頻率的兩旁，并適當(dāng)選取參數(shù)a和t,就可以校正系統(tǒng)的截止頻率和

4、相角裕度滿足性能指標(biāo)的要求，從而改善系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能。 串聯(lián)超前校正的優(yōu)點(diǎn)：保證低頻段滿足穩(wěn)態(tài)誤差，改善中頻段，使截止頻率增大，相角裕度變大，動(dòng)態(tài)性能提高，高頻段提高使其抗噪聲干擾能力降低。 有些情況下采用串聯(lián)超前校正是無效的，它受到以下兩個(gè)因素的限制：1. 閉環(huán)寬帶要求。若待校正系統(tǒng)不穩(wěn)定的話，為了得到規(guī)定的相角裕度，需要超前網(wǎng)絡(luò)提供很大的相角超前量。這樣的話，超前網(wǎng)絡(luò)的a值必須選取的很大，從而造成已校正系統(tǒng)帶寬過大，使得通過系統(tǒng)的高頻噪聲電平很高，很可能使系統(tǒng)失控。2. 在截至頻率附近相角迅速減小的待校正系統(tǒng)，一般不宜采用串聯(lián)超前校正。因?yàn)殡S著截止頻率的增大，待校正系統(tǒng)相角迅速減小，使已校正

5、系統(tǒng)的相角裕度改善不大，很難得到足夠的相角超前量，在一般情況下，產(chǎn)生這種相角迅速減小的原因是，在待校正系統(tǒng)的截止頻率附近，或有交接頻率彼此靠近的慣性環(huán)節(jié)；或由兩個(gè)交接頻率彼此相等的慣性環(huán)節(jié)；或有一個(gè)震蕩環(huán)節(jié)。二、原系統(tǒng)分析2.1原系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)曲線單位反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為g（s）=，所以單位反饋系統(tǒng)的(s)=c(s)/r(s),r(s)=1/s,所以c（s）= ,經(jīng)過拉斯反變換得到c（t）的圖像由圖可得：ts=3s；ess=0，tp=1s校正前單位階躍響應(yīng)matlab程序如下：num=15;den=1 1 0;sys=tf(num,den);sys1=feedback(sys,1);t

6、=0:0.1:45;step(sys1,t)hold ongridhold off2.2 原系統(tǒng)的bode圖a確定各交接頻率w及斜率變化值最小相位慣性環(huán)節(jié)：w1=1， 斜率減小20db/dec;最小交接頻率： w1=1b繪制頻段（wwmin）漸進(jìn)特性曲線。有20（20/w）講w=0.1帶入，得知過點(diǎn)（1,20200），斜率為-20de/dec.c繪制頻段(wwmin)漸進(jìn)特性曲線 0.1w1, k=-20db/dec w1, k=-40db/decd計(jì)算相角裕度=1 有wc=3.81所以y=180-90-arctanwc=15e計(jì)算幅值裕度-arctanwx-90=-180有wx=rad/s所

7、以h=num=15;den=1 1 0;sys=tf(num,den);margin(sys)hold ongridhold off2.3 原系統(tǒng)的nyquist曲線a起點(diǎn)a（0+）= （0+）=-90b終點(diǎn)a（）=0 （）=-270matlab程序如下：g=tf(15,1 1 0); nyquist(g);2.4 原系統(tǒng)的根軌跡原根軌跡的標(biāo)準(zhǔn)式如下a實(shí)軸上的根軌跡為-1,0 n-m=2;所以有2條分支線b 分離點(diǎn)分離點(diǎn)坐標(biāo) 有d=-0.5c漸近線坐標(biāo)= 角度= 有k=0 ,； 與虛軸的交點(diǎn)講（0，jw）帶入特征方程有wj+（15- w）=0 w=3.87所以交點(diǎn)為（0，3.87）num=15

8、;den=1 1 0;sys=tf(num,den);rlocus(sys)hold onplot(0,0)gtext(0)plot(-1,0)gtext(-1)hold off三、校正裝置設(shè)計(jì)3.1 校正裝置參數(shù)的確定=-原+(512)這里取6=45-15+6=36有a=（1+sin）/（1-sin）=3.9087根據(jù)l（wc）+10lg(a)=0有wc=5.4根據(jù)公式wc=wm=得出t=0.0937有agc(s)= 為了補(bǔ)償無源超前網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生的增益衰減，放大器的增益要提高a倍，否則不可以保證穩(wěn)態(tài)誤差要求。所以校正后的系統(tǒng)傳遞函數(shù)為g（s）=相角裕度y =180-90+arctan0.366w

9、c-arctan0.0937wc-arctanwc將wc=5.4帶入得出y=46.8題目要求的是45所以符合條件！所以agc(s)= a=3.9087 t=0.09373.2 校正裝置的bode圖num=0.373 1;den=0.0937 1;sys=tf(num,den);bode(sys)grid四、校正后系統(tǒng)的分析4.1校正后系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)曲線單位反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為g（s）=，所以單位反饋系統(tǒng)的(s)=c(s)/r(s),r(s)=1/s,所以c（s）= ,經(jīng)過拉斯反變換得到c（t）的圖像即為圖六 num=15;den=1 1 0;sys1=tf(num,den);num1=

10、0.366 1;den1=0.0937 1;sys2=tf(num1,den1);sys3=sys1*sys2;sys4=feedback(sys3 ,1);t=0:0.1:6;step(sys4,t)4.2 校正后系統(tǒng)的bode圖a確定各交接頻率w及斜率變化值最小相位慣性環(huán)節(jié)：w1=1， 斜率減小20db/dec;最小相位慣性環(huán)節(jié)：w2=1/0.0937=10.67 斜率減小20db/dec;最小相位一階微分環(huán)節(jié)：w3=1/0.366=2.73 斜率增加20db/dec；最小交接頻率： w1=1b繪制頻段（wwmin）漸進(jìn)特性曲線。有20（20/w）講w=0.1帶入，得知過點(diǎn)（0.1,202

11、00），斜率為-20de/dec.c繪制頻段(wwmin)漸進(jìn)特性曲線 0.1w1, k=-20db/dec 1w2.73, k=-40db/dec 2.73w10.47 k=-20db/decw10.47 k=-40db/decd計(jì)算相角裕度=1 有wc=5.4；所以y=180-90-arctanwc-arctan0.0937wc+arctan -arctan0.0693wc=45.8e計(jì)算幅值裕度arctan0.366wx-arctan0.0937wx-arctanwx-90=-180有wx=1000rad/s所以h=12800546.45matlab程序如下num=15;den=1 1

12、0;sys1=tf(num,den);num1=0.366 1;den1=0.0937 1;sys2=tf(num1,den1);sys3=sys1*sys2;margin(sys3)grid4.3 校正后系統(tǒng)的nyquist曲線a起點(diǎn) w=（0）a（0+）= （0+）=-90b終點(diǎn)a（）=0 （）=-180matlab程序如下：num=15;den=1 1 0;sys1=tf(num,den);num1=0.373 1;den1=0.0937 1;sys2=tf(num1,den1);sys3=sys1*sys2;nyquist(sys3)hold onplot(-1,0,o)gtext(-

13、1)hold off4.4 校正后系統(tǒng)的根軌跡原根軌跡的標(biāo)準(zhǔn)式如下a實(shí)軸上的根軌跡為（-, -10.67 ;-1,0; n-m=2;所以有2條分支線b 分離點(diǎn)分離點(diǎn)坐標(biāo) 有d=-0.55c漸近線坐標(biāo)= 角度= 有k=0 , 與虛軸的交點(diǎn)講（0，jw）帶入特征方程所以交點(diǎn)為（0，4.28）（0，-4.28）所以根軌跡如圖九所示matlab程序如下：num=15;den=1 1 0;sys1=tf(num,den);num1=0.373 1;den1=0.0937 1;sys2=tf(num1,den1);sys3=sys1*sys2;rlocus(sys3)五、總結(jié)這次的自動(dòng)控制系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)微機(jī)

14、課設(shè)要復(fù)雜得多,難得多,同時(shí)也讓我深深的體會(huì)到自己有很多不足，感覺到上課時(shí)其中有很多東西都不是太明白,才發(fā)現(xiàn)我們的理論知識(shí)真有些薄弱.當(dāng)自己看書還有在同學(xué)的幫忙下后才真正掌握了一些上課學(xué)到但是學(xué)的不扎實(shí)的知識(shí)。加之，我也學(xué)到了matlab軟件的使用方法，剛開始使用這個(gè)軟件時(shí)真有點(diǎn)不知所措，連圖都畫不出來，后來通過學(xué)習(xí)終于可以順暢的使用其畫圖，這讓我明白了做任何都要用心，仔細(xì)才能做好，這不僅是一次小小的課設(shè),也是我人生過程中的一次歷練,一次心理戰(zhàn).它讓我使自己所學(xué)的知識(shí)得到了進(jìn)一步鞏固;也讓我們的動(dòng)手能力和獨(dú)立思考及發(fā)現(xiàn)問題關(guān)鍵的能力得到了進(jìn)一步提高;更讓我明白了自己心里上的缺欠,容易緊張.做完

15、課設(shè)我對(duì)自己說:以后不管發(fā)生什么事,我都不會(huì)輕言放棄.六、附圖圖一圖二圖三圖4圖五圖六圖七圖八圖九參考文獻(xiàn)1申晉，朱維申等三峽永久船閘高邊坡巖體裂隙分布的分形研究巖土力學(xué)學(xué)報(bào)，1998，20(5):35392毛昶熙，周名德等閘壩工程水力學(xué)與設(shè)計(jì)管理.北京：水利電力出版社，1995：89英文參考文獻(xiàn)及期刊雜志3tanzi，vitotheory and policy：a comment on dixie and on current tax theoryinternational monetary and fund staff paper (imf), vol.39, no.4, 1992: 95

16、7-966著作按下述格式書寫：4rudiger dorbuschpolicy making in the open economyoxford university press inc., 1993: 149本文是通過網(wǎng)絡(luò)收集的資料，如有侵權(quán)請(qǐng)告知，我會(huì)第一時(shí)間處理。10/30 17:12 c620軸撥桿的工藝規(guī)程及鉆2-16孔的鉆床夾具設(shè)計(jì)09/21 13:39 ca6140車床撥叉零件的機(jī)械加工工藝規(guī)程及夾具設(shè)計(jì)83100308/30 15:37 cpu風(fēng)扇后蓋的注塑模具設(shè)計(jì)09/20 16:19 gdc956160工業(yè)對(duì)輥成型機(jī)設(shè)計(jì)08/30 15:45 ls型螺旋輸送機(jī)的設(shè)計(jì)10/07

17、 23:43 ls型螺旋輸送機(jī)設(shè)計(jì)09/20 16:23 p-90b型耙斗式裝載機(jī)設(shè)計(jì)09/08 20:17 pe10自行車無級(jí)變速器設(shè)計(jì)10/07 09:23 話機(jī)機(jī)座下殼模具的設(shè)計(jì)與制造09/08 20:20 t108噸自卸車拐軸的斷裂原因分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)09/21 13:39 x-y型數(shù)控銑床工作臺(tái)的設(shè)計(jì)09/08 20:25 yd5141syz后壓縮式垃圾車的上裝箱體設(shè)計(jì)10/07 09:20 zh1115w柴油機(jī)氣缸體三面粗鏜組合機(jī)床總體及左主軸箱設(shè)計(jì)09/21 15:34 zxt-06型多臂機(jī)凸輪軸加工工藝及工裝設(shè)計(jì)10/30 16:04 三孔連桿零件的工藝規(guī)程及鉆35h6孔的夾具設(shè)

18、計(jì)08/30 17:57 三層貨運(yùn)電梯曳引機(jī)及傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)10/29 14:08 上蓋的工工藝規(guī)程及鉆6-4.5孔的夾具設(shè)計(jì)10/04 13:45 五噸單頭液壓放料機(jī)的設(shè)計(jì)10/04 13:44 五噸單頭液壓放料機(jī)設(shè)計(jì)09/09 23:40 儀表外殼塑料模設(shè)計(jì)09/08 20:57 傳動(dòng)蓋沖壓工藝制定及沖孔模具設(shè)計(jì)09/08 21:00 傳動(dòng)系統(tǒng)測(cè)繪與分析設(shè)計(jì)10/07 23:46 保護(hù)罩模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)09/20 15:30 保鮮膜機(jī)設(shè)計(jì)10/04 14:35 減速箱體數(shù)控加工工藝設(shè)計(jì)10/04 13:20 鑿巖釬具釬尾的熱處理工藝探索設(shè)計(jì)09/08 21:33 分離爪工藝規(guī)程和工藝裝備設(shè)計(jì)10

19、/30 15:26 制定左擺動(dòng)杠桿的工工藝規(guī)程及鉆12孔的夾具設(shè)計(jì)10/29 14:03 前蓋板零件的工藝規(guī)程及鉆8-m16深29孔的工裝夾具設(shè)計(jì)10/07 08:44 加油機(jī)油槍手柄護(hù)套模具設(shè)計(jì)09/20 15:17 加熱缸體注塑模設(shè)計(jì)10/07 09:17 動(dòng)模底板零件的工藝規(guī)程及鉆52孔的工裝夾具設(shè)計(jì)10/08 20:23 包縫機(jī)機(jī)體鉆孔組合機(jī)床總體及夾具設(shè)計(jì)09/21 15:19 升板機(jī)前后輔機(jī)的設(shè)計(jì)09/09 22:17 升降式止回閥的設(shè)計(jì)09/22 18:52 升降桿軸承座的夾具工藝規(guī)程及夾具設(shè)計(jì)09/09 16:41 升降杠桿軸承座零件的工藝規(guī)程及夾具設(shè)計(jì)08/30 15:59

20、半自動(dòng)鎖蓋機(jī)的設(shè)計(jì)（包裝機(jī)機(jī)械設(shè)計(jì)）08/30 15:57 半軸零件的機(jī)械加工工藝及夾具設(shè)計(jì)10/29 13:31 半軸零件鉆6-14孔的工裝夾具設(shè)計(jì)圖紙09/26 13:53 單吊桿式鍍板系統(tǒng)設(shè)計(jì)08/30 16:20 單級(jí)齒輪減速器模型優(yōu)化設(shè)計(jì)08/30 16:24 單繩纏繞式提升機(jī)的設(shè)計(jì)09/09 23:08 臥式加工中心自動(dòng)換刀機(jī)械手設(shè)計(jì)09/08 22:10 厚板扎機(jī)軸承系統(tǒng)設(shè)計(jì)09/18 20:56 叉桿零件的加工工藝規(guī)程及加工孔20的專用夾具設(shè)計(jì)08/30 19:32 雙臥軸混凝土攪拌機(jī)機(jī)械部分設(shè)計(jì)09/09 22:33 雙模輪胎硫化機(jī)機(jī)械手控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)09/09 22:32 雙輥驅(qū)動(dòng)五輥冷軋機(jī)設(shè)計(jì)09/08 20:36 變位器工裝設(shè)計(jì)-0.1t普通座式焊接變位機(jī)09/28 16:50 疊層式物體制造快速成型機(jī)機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)09/08 22:41 可急回抽油機(jī)速度分析及機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)09/08 22:42 可移動(dòng)的墻設(shè)計(jì)及三維建模10/04 13:25 右出線軸鉆2-8夾具設(shè)計(jì)10/04 13:23 右出線軸鉆6-6夾具設(shè)計(jì)09/08 22:36 咖啡杯蓋注塑模具設(shè)計(jì)10/07 08:33 咖啡粉枕式包裝機(jī)總體設(shè)計(jì)及橫封切斷裝置設(shè)計(jì)09/09 16:15 啤酒貼標(biāo)機(jī)的設(shè)計(jì)（總體和后標(biāo)部分的設(shè)計(jì)）10/29 13:58 噴油泵體零件的工藝規(guī)程及鉆14通孔的工裝夾具設(shè)計(jì)08