自動控制系統(tǒng)課程設(shè)計---單位負反饋系統(tǒng)的校正設(shè)計

1、精品文檔 成績評定： 自 動 控 制 系 統(tǒng) 課 程 設(shè) 計課題名稱 單位負反應(yīng)系統(tǒng)的校正設(shè)計專 業(yè) 自動化 班 級 xxxxx 學(xué) 號 xx 姓 名 xxx 所在院系 電子工程學(xué)院 完成日期 2021年12月21日 目 錄一 、設(shè)計目的3二、設(shè)計任務(wù)與要求32.1設(shè)計任務(wù)32.2設(shè)計要求3三、設(shè)計方法步驟及設(shè)計校正構(gòu)圖43.1校正前系統(tǒng)分析43.2校正方法63.3校正裝置63.4校正后系統(tǒng)分析7四、課程設(shè)計小結(jié)與體會10五、參考文獻11一 、設(shè)計目的1. 掌握控制系統(tǒng)的設(shè)計與校正方法、步驟。2. 掌握對系統(tǒng)相角裕度、穩(wěn)態(tài)誤差和穿越頻率以及動態(tài)特性分析。3. 掌握利用MATLAB對控制理論內(nèi)容

2、進行分析和研究的技能。4. 提高分析問題解決問題的能力。二、設(shè)計任務(wù)與要求2.1設(shè)計任務(wù)設(shè)單位負反應(yīng)系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為： 用相應(yīng)的頻率域校正方法對系統(tǒng)進行校正設(shè)計，使系統(tǒng)滿足如下動態(tài)和靜態(tài)性能：1) 相角裕度：2) 在單位斜坡輸入下的穩(wěn)態(tài)誤差為： 3) 截止頻率不低于7.52.2設(shè)計要求1) 分析設(shè)計要求，說明校正的設(shè)計思路超前校正，滯后校正或滯后超前校正；2) 詳細設(shè)計包括的圖形有：校正結(jié)構(gòu)圖，校正前系統(tǒng)的Bode圖，校正裝置的Bode圖，校正后系統(tǒng)的Bode圖；3) 用MATLAB編程代碼及運行結(jié)果包括圖形、運算結(jié)果；4) 校正前后系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)圖。三、設(shè)計方法步驟及設(shè)計校正結(jié)構(gòu)圖3

3、.1校正前系統(tǒng)分析校正前系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為：求解過程：，式中是系統(tǒng)的開環(huán)增益。系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差為，取=16 校正要求:1相角裕度：2在單位斜坡輸入下的穩(wěn)態(tài)誤差為： 3截止頻率不低于7.5 (3)校正前結(jié)構(gòu)圖: 1) 單位階躍響應(yīng)分析 在MATLAB中編寫如下程序：>> G=tf(16,1,1,0);>> feedback(G,1);>> step(ans,30)由上圖可以看出，系統(tǒng)在階躍輸入下還是可以穩(wěn)定輸出的，但是開始時振蕩比擬大，超調(diào)量也比擬大，系統(tǒng)的動態(tài)性能不佳。2)利用MATLAB繪畫未校正系統(tǒng)的bode圖在MATLAB中編寫如下程序：>>

4、;G=tf(16,1 1 0);% 系統(tǒng)模型>>bode(G) % 繪制系統(tǒng)的Bode圖校正前bode圖 3.2校正方法 采用校正方法為：超前校正法 3.3校正裝置1求校正裝置的參數(shù)。 >> gm,pm,wp,wc=margin(G)求得：在校正前的bode圖中找到-14.3944db的點如下圖: 校正裝置結(jié)構(gòu)圖如下： 利用MATLAB 繪畫校正裝置的bode圖程序如下：>>s=tf('s');G=(0.5749*s+1)/(0.0209*s+1); % 系統(tǒng)模型>>bode(G) % 繪制系統(tǒng)的Bode圖校正裝置Bode圖如下：

5、校正裝置Bode圖3.4校正后系統(tǒng)分析校正后的幅頻特性：程序如下：>>s=tf('s');>>G1=(16*(0.5749*s+1)/(s*(s+1)*(0.0209*s+1);>>bode(G1)校正后的bode圖>> Gm,Pm,Wp,Wc=margin(G1)Gm =Inf Pm =74.6524 Wp =Inf Wc =9.1425可以看出校正后系統(tǒng)的裕度為74.6524，截止頻率為9.1425，全部滿足要求。2利用MATLAB 繪畫系統(tǒng)校正前后的單位階躍響應(yīng)圖程序：>> s=tf('s');G

6、1=(16*(0.5749*s+1)/(s*(s+1)*(0.0209*s+1);G=tf(16,1 1 0);G2=feedback(G,1);G3=feedback(G1,1);step(G2,G3)3利用MATLAB 繪畫系統(tǒng)校正前后的單位階躍響應(yīng)圖>> s=tf('s');G1=(16*(0.5749*s+1)/(s*(s+1)*(0.0209*s+1);G=tf(16,1 1 0);G2=feedback(G,1);G3=feedback(G1,1);step(G2,G3)圖形：4、 課程設(shè)計小結(jié)與體會 通過這次課程設(shè)計，我學(xué)到了不少知識，特別是自控的理論知識有重新回憶了一遍，通過用matlab軟件設(shè)計控制系統(tǒng)，非?？旖莘奖?，但同時設(shè)計的過程中也遇到了一些大大小小的問題，最終通過跟同學(xué)的合作，和老師的指導(dǎo)完成了要求的設(shè)計指標，總之通過這次實訓(xùn)學(xué)到了不少東西。五、參考文獻1 ?自動控制原理?，