[航空航天]自動控制原理課程設(shè)計(jì)第一部分

1、自動控制原理課程設(shè)計(jì)姓名： 張栩培 班號： 02020901 學(xué)號： 2009300631 1. 被控對象分析 圖1.直流電機(jī)原始模型模型中，輸入1為控制量U，輸出1為位置信號P，輸出2為速度信號V。 圖2.直流電機(jī)線性模型此模型中，輸入1為控制量u，輸出1為位置信號，輸出2為速度信號。2. 模型分析一、 速度回路分析：（1） 系統(tǒng)的階次與型別設(shè)控制量U的值始終在飽和特性的線性區(qū)域內(nèi)。則速度回路結(jié)構(gòu)圖可等效轉(zhuǎn)化為：故速度回路的開環(huán)傳遞函數(shù)為：又速度回路的閉環(huán)傳遞函數(shù)速度回路的階次為三階，型別為型系統(tǒng)。（2） 系統(tǒng)各部分的頻率特性：程序如下num=148643.74,2972874.9;den=

2、1,142.89,2795.105,0;G=tf(num,den);margin(G);h,r,wx,wc=margin(G) 故可得：波特圖及奈奎斯特圖 圖4.波特圖 圖5.奈斯奎特圖（3） 系統(tǒng)特征根可得特征根為：ans = 1.0e+002 * -0.6147 + 3.8106i -0.6147 - 3.8106i -0.1995 二、 位置回路分析：P(S)=150sV(S)=2972.874858s+20s2s+119.5s+23.39U(S)系統(tǒng)階次：4次系統(tǒng)類型：型系統(tǒng)系統(tǒng)頻率特性圖：clearnum=2972.874858,59457.497;den=1,142.89,2795

3、.105,0,0;G=tf(num,den);margin(G);h,r,wx,wc=margin(G)圖6.位置回路的波特圖h =Infr =-0.3808wx =NaNwc =4.6263系統(tǒng)特征根： roots(1 42.89 2795.105 2972.874858 59457.497)ans = -21.0695 +47.9359i -21.0695 -47.9359i -0.3755 + 4.6416i -0.3755 - 4.6416i由此可見，位置回路不穩(wěn)定。3. 控制器設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)要求：（1）要求對階躍信號無靜差（2）控制器至少為型系統(tǒng)。（3）調(diào)節(jié)時間、秒超調(diào)量要求為由公式：可得故系統(tǒng)閉環(huán)傳遞函數(shù)以綜合法設(shè)計(jì)控制器。則系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)為：由P(S)=150sV(S)=2972.874858s+20s2s+119.5s+23.39U(S)可得：控制器結(jié)構(gòu)圖為：4. 仿真結(jié)果驗(yàn)證： 圖7. 系統(tǒng)仿真框圖用matlab繪制閉環(huán)系統(tǒng)Bode圖如下： 圖8.校正后的波特圖 圖9.校正后的奈斯奎特圖 圖10.校正后的單位階躍響應(yīng)圖從圖中看出，調(diào)節(jié)時間為0.45秒，峰值為1.05，超調(diào)量為5%，基本符合要求。程序：k=144;G0=zpk(,0 -16.8 ,k);G=feedback(G0,1);t=0:0.01:5;figure(1)