自動控制根軌跡課程設(shè)計(精髓版)

1、-作者xxxx-日期xxxx自動控制根軌跡課程設(shè)計(精髓版)【精品文檔】西安石油大學(xué)課 程 設(shè) 計電子工程 學(xué)院 自動化 專業(yè) 1203 班題 目 根軌跡法校正的設(shè)計 學(xué) 生 郭新興 指導(dǎo)老師 陳延軍 二一四年十二月【精品文檔】目 錄1. 任務(wù)書12設(shè)計思想及內(nèi)容23編制的程序2 3.1運用MATLAB編程 2由期望極點位置確定校正器傳遞函數(shù)43.3 校正后的系統(tǒng)傳遞函數(shù)54結(jié)論75設(shè)計總結(jié)86參考文獻8自動控制理論課程設(shè)計任務(wù)書題 目根軌跡法校正第三題學(xué)生姓名郭新興學(xué)號201205080715專業(yè)班級自動化1203設(shè)計內(nèi)容與要求1 設(shè)計內(nèi)容： 已知單位負反饋系統(tǒng)被控對象傳遞函數(shù)為：，試用根軌

2、跡幾何設(shè)計法對系統(tǒng)進行滯后串聯(lián)校正設(shè)計，使之滿足：（1）階躍響應(yīng)的超調(diào)量：%15%；（2）階躍響應(yīng)的調(diào)節(jié)時間：ts0.3s；（3）單位斜坡響應(yīng)穩(wěn)態(tài)誤差：ess0.01。2 設(shè)計要求：（1） 編程繪制原系統(tǒng)階躍響應(yīng)曲線，并計算出原系統(tǒng)的動態(tài)性能指標(biāo)；（2） 利用SISOTOOL設(shè)計校正方案（得到相應(yīng)的控制參數(shù)）；（3） 繪制校正后系統(tǒng)階躍響應(yīng)曲線，并計算出校正后系統(tǒng)的動態(tài)性能指標(biāo)；（4）整理設(shè)計結(jié)果，提交設(shè)計報告。起止時間2014 年 12 月28日 至 2015 年 1 月 4 日指導(dǎo)教師簽名年 月 日系（教研室）主任簽名年 月 日學(xué)生簽名年 月 日2.設(shè)計內(nèi)容及思想 ： 1) 內(nèi)容：已知單位

3、負反饋系統(tǒng)被控對象傳遞函數(shù)為：，試用根軌跡幾何設(shè)計法對系統(tǒng)進行滯后串聯(lián)校正設(shè)計，使之滿足：（1）階躍響應(yīng)的超調(diào)量：%15%；（2）階躍響應(yīng)的調(diào)節(jié)時間：ts0.3s；（3）單位斜坡響應(yīng)穩(wěn)態(tài)誤差：ess0.01。 2）思想： 首先繪出未校正系統(tǒng)得bode圖與頻域性能，然后利用MATLAB的SISOTOOL軟件包得到系統(tǒng)的根軌跡圖，對系統(tǒng)進行校正，分析系統(tǒng)未校正前的參數(shù)，再按題目要求對系統(tǒng)進行校正，計算出相關(guān)參數(shù)。最后觀察曲線跟題目相關(guān)要求對比看是否滿足要求，并判斷系統(tǒng)校正前后的差異。 3 編制的程序：3.1運用MATLAB編程：根據(jù)自動控制理論，對I型系統(tǒng)的公式可以求出靜態(tài)誤差系數(shù)K0=1。再根據(jù)

4、要求編寫未校正以前的程序%MATLAB PROGRAM L1.mK=1; %由穩(wěn)態(tài)誤差求得；n1=2500;d1=conv(1 0,1 25); %分母用conv表示卷積；s1=tf(K*n1,d1); %生成系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)；sisotool(s1); %得到開環(huán)根軌跡圖和Bode圖figure(2);sys=feedback(s1,1);step(sys) %系統(tǒng)階躍響應(yīng)圖程序運行后，可得到如圖1-1所示由sisotool設(shè)計畫面得到的未校正的系統(tǒng)的開環(huán)根軌跡圖和Bode圖和如圖2未校正的系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)曲線。圖1由sisotool得到的未校正的系統(tǒng)的開環(huán)根軌跡圖和Bode圖 圖2未校正

5、系統(tǒng)的階躍響應(yīng)曲線階躍響應(yīng)的超調(diào)量：%=44%；階躍響應(yīng)的調(diào)節(jié)時間：tss；由以上圖像知道不滿足題目要求。3.2由期望極點位置確定校正器傳遞函數(shù)。求校正需確定閉環(huán)主導(dǎo)極點S1的位置?；貓?zhí)未校正系統(tǒng)的根軌跡，軌跡無零點，有兩個極點:P1=0,P2=-25.n1=2500;d1=conv(1 0,1 25);s1=tf(n1,d1);rlocus(s1)用以下程序可以求出校正裝置的傳遞函數(shù)： clearessv=0.01;x=-12.5;z1=0;p1=0;p2=25;zeta=0.54;acos(zeta);ta=tan(acos(zeta);y1=x*ta;y=abs(y1);s1=x+y*i

6、;Kr=abs(s1+p1)*abs(s1+p2);K=Kr/(p1+p2);K0=1/essv;beta=K0/K;T=1/(1/20)*abs（x）；betat=beta*T;gc=tf(1/beta)*1 1/T1 1/betat)再次通過sisotool設(shè)計工具實現(xiàn)對原系統(tǒng)的校正。使得本設(shè)計的校正裝置的開環(huán)傳遞函數(shù)為，滿足指標(biāo)要求。對校正后系統(tǒng)的穩(wěn)定的并且包括校正裝置的系統(tǒng)傳遞函數(shù)為根據(jù)校正后的結(jié)構(gòu)與參數(shù)，編寫繪制Bode圖的程序cleark=1;n1=2500;d1=conv(1 0,1 25);s1=tf(k*n1,d1); %生成系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)；n2=0.02 1;d2=0.0

7、049 1;s2=tf(n2,d2);sop=s1*s2;sisotool(sop); %利用sisotool得到開環(huán)根軌跡圖和Bode圖figure(2);sys=feedback(sop,1);step(sys)程序運行后，可得到如圖3所示由sisotool設(shè)計得到的校正的系統(tǒng)的開環(huán)根軌跡圖和Bode圖和如圖4校正后的系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)曲線。圖3由sisotool得到的校正后的系統(tǒng)的開環(huán)根軌跡圖和Bode圖圖4 校正后的系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)曲線4.結(jié)論： 通過用MATLAB對該題進行滯后串聯(lián)校正的解析,求得校正前各項參數(shù)：階躍響應(yīng)的超調(diào)量：%=44%；階躍響應(yīng)的調(diào)節(jié)時間：tss；單位斜坡響應(yīng)

8、穩(wěn)態(tài)誤差：ess；校正后各項參數(shù)：階躍響應(yīng)的超調(diào)量：%=13%15%；階躍響應(yīng)的調(diào)節(jié)時間：ts0.3s；單位斜坡響應(yīng)穩(wěn)態(tài)誤差：ess0.01。 校正前系統(tǒng)不穩(wěn)定，各參數(shù)不符合要求，校正后各參數(shù)系統(tǒng)穩(wěn)定，并且各參數(shù)符合題目要求。校正后系統(tǒng)穩(wěn)定性提高。5. 設(shè)計總結(jié)： 本次課程設(shè)計的整個過程中有遇到了些許困難。首先是對課程內(nèi)容了解不深入，尤其是滯后串聯(lián)校正。拿到設(shè)計題目后分析不到位，反復(fù)幾次才找到正確的方法。另外在對MATLAB運用中遇到許多問題，對該軟件并不熟悉程度不夠，只能通過摸索學(xué)會簡單的應(yīng)用。同時收獲頗多，深刻體會到用MATLAB這個強大的數(shù)學(xué)工具來解決一些算法和仿真的問題的方便，并精確地反映系統(tǒng)的階躍響應(yīng)，還能通過圖形和數(shù)據(jù)一起分析。與此同時也通過此次設(shè)計學(xué)習(xí)更深入了解了校正的過程，而不在像以前局限于理論計算。6.參考