機器人抓取裝置位置控制系統(tǒng)校正裝置設(shè)計

1、1自控原理課程設(shè)計說明自動控制原理課程設(shè)計題目：機器人抓取裝置位置控制系統(tǒng)校正裝置設(shè)計 專 業(yè)：電氣工程及其自動化 姓名： 班級： 學(xué)號： 指導(dǎo)老師： 職稱： 鄭 州 航 空 工 業(yè) 管 理 學(xué) 院 機 電 工 程 學(xué) 院 2011年12月2自控原理課程設(shè)計說明初始條件：一個機器人抓取裝置的位置控制系統(tǒng)為一單位負反饋控制系統(tǒng)，其傳遞函數(shù)為G0(s)=角裕度=45。設(shè)計內(nèi)容：1.先手繪系統(tǒng)校正前的bode圖，然后再用MATLAB做出校正前系統(tǒng)的bode圖，根據(jù)MATLAB做出的bode圖求出系統(tǒng)的相角裕量。2.求出校正裝置的傳遞函數(shù)3. 用MATLAB做出校正后的系統(tǒng)的bode圖，并求出系統(tǒng)的相

2、角裕量。4.在matlab下，用simulink進行動態(tài)仿真，在計算機上對人工設(shè)計系統(tǒng)進行仿真調(diào)試，確使?jié)M足技術(shù)要求。5.對系統(tǒng)的穩(wěn)定性及校正后的性能說明6.心得體會。 3，設(shè)計一個滯后校正裝置，使系統(tǒng)的相ss+10.5s+13自控原理課程設(shè)計說明1頻率法的串聯(lián)滯后校正特性及方法1.1特性：當(dāng)一個系統(tǒng)的動態(tài)特性是滿足要求的，為改善穩(wěn)態(tài)性能，而又不影響其動態(tài)響應(yīng)時，可采用此方法。具體就是增加一對靠的很近并且靠近坐標原點的零、極點，使系統(tǒng)的開環(huán)放大倍數(shù)提高倍，而不影響開環(huán)對數(shù)頻率特性的中、高頻段特性。1.2該方法的步驟主要有：(1)繪制出未校正系統(tǒng)的bode圖，求出相角裕量0，幅值裕量Kg。 (2

3、)在bode圖上求出未校正系統(tǒng)的相角裕量=期望+處的頻率c2,c2作為校正后系統(tǒng)的剪切頻率，用來補償滯后校正網(wǎng)絡(luò)c2處的相角滯后，通常取=515。(3)令未校正系統(tǒng)在c2的幅值為20lg，由此確定滯后網(wǎng)絡(luò)的值。 (4)為保證滯后校正網(wǎng)絡(luò)對系統(tǒng)在c2處的相頻特性基本不受影響，可按2=1c22c210求得第二個轉(zhuǎn)折頻率。s+1 s+1(5)校正裝置的傳遞函數(shù)為GC(s)=(6)畫出校正后系統(tǒng)的bode圖，并校驗性能指標2確定未校正前系統(tǒng)的相角裕度2.1先繪制系統(tǒng)的bode圖如下：4自控原理課程設(shè)計說明2.2再用MATLAB程序繪制校正前系統(tǒng)的bode圖，并由MATLAB計算系統(tǒng)校正前的相角裕度，程

4、序如下。num=0,3;den=conv(1,0,conv(1,1,0.5,1);bode=(num,den)由MATLAB繪制出的系統(tǒng)校正前的bode圖如圖1所示。圖1.校正前系統(tǒng)的bode圖由圖可知：c=1.41rad/s根據(jù)公式：(c)=-90-arctanc-arctan0.5c=180+(c)5自控原理課程設(shè)計說明=0.163設(shè)計串聯(lián)滯后校正3.1確定校正裝置的傳遞函數(shù)取=5時，=50由圖1可知：c2=0.49由題設(shè)的傳遞函數(shù)可知：A()=3+0.25+122根據(jù)公式：20lgA(c2)=20lg可得出=6.12 取2=1210時，可得出=20.4020.4s+1 124.85s+1

5、根據(jù)以上數(shù)據(jù)可求得校正裝置的傳遞函數(shù)為：GC(s)=3.2用MATLAB對加入校正網(wǎng)絡(luò)后的系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)進行驗證由理論計算所得的滯后校正傳遞函數(shù)Gc(s)可以確定校正后的系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)G（s）。G(s)=G0(s)*GC(s)=3(20.4s+1) ss+10.5s+1124.85s+1應(yīng)用MATLAB對加入滯后校正網(wǎng)絡(luò)后的傳遞函數(shù)進行驗證，程序如下。num=conv(0,3,20.4,1);den=conv(conv1,0,(1,1,conv(0.5,1,124.85,1);bode=(num,den)由MATLAB繪制出的系統(tǒng)校正后的bode圖如圖2所示。6自控原理課程設(shè)計說明圖2.校

6、正后的bode圖根據(jù)：()=-90-arctan-arctan0.5-arctan124.85+arctan20.4 =180+()可求出：=45.364.誤差允許的范圍內(nèi)，在matlab下進行動態(tài)仿真 下圖是鏈接好的程序塊：7自控原理課程設(shè)計說明圖3校正前的simulink仿真圖圖4校正后的simulink仿真圖由以上兩圖比較可知，未校正前，系統(tǒng)處于臨界穩(wěn)定狀態(tài)，校正后，系統(tǒng)保持穩(wěn)定，且在誤差允許的范圍內(nèi)達到設(shè)計要求。5.對系統(tǒng)的性能的分析說明通過未校正前和校正后的bode圖，我們可以看出，在系統(tǒng)的穩(wěn)定性提高的同時，相角裕度也得到了應(yīng)有的提高、由原來的0.16提高8自控原理課程設(shè)計說明到45

7、.36?？傮w來說，在確保系統(tǒng)穩(wěn)定性的前提下、系統(tǒng)的總體性能得到了提高。6.心得體會通過這次對控制系統(tǒng)的滯后校正的設(shè)計與分析，讓我對串聯(lián)滯后校正環(huán)節(jié)有了更清晰的認識，加深了對課本知識的進一步理解，也讓我更進一步熟悉了相關(guān)的MATLAB軟件的基本編程方法和使用方法。在這次課程設(shè)計的過程中，從整體思路的構(gòu)建到具體每一步的實現(xiàn)，過程并不是一帆風(fēng)順的，通過復(fù)習(xí)課本知識以及查閱有關(guān)資料確定了整體思路，通過自己在稿紙上演算確定校正網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，然后運用MATLAB軟件編程驗證，作圖。在word編輯以及MATLAB軟件遇到了一系列問題，通過上網(wǎng)查詢或者請教同學(xué)都得到了解決，因而設(shè)計的過程中也提高了我的軟件使用能力