根軌跡法校正的設(shè)計(jì)

1、西安石油大學(xué)課 程 設(shè) 計(jì)電子工程 學(xué)院 自動化 專業(yè)班題 目 根軌跡法校正的設(shè)計(jì) 學(xué) 生 指導(dǎo)老師 二一四年十二月目 錄1. 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書22.設(shè)計(jì)內(nèi)容及思想32.1設(shè)計(jì)內(nèi)容32.2設(shè)計(jì)思想33.運(yùn)用MATLAB編制程序33.1繪制原系統(tǒng)根軌跡曲線33.2添加設(shè)計(jì)條件后未校正的系統(tǒng)根軌跡43.3未校正系統(tǒng)單位階躍響應(yīng)圖像及動態(tài)性能指標(biāo)43.4利用SISOTOOL設(shè)計(jì)校正53.5校正后系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)曲線74.設(shè)計(jì)運(yùn)行結(jié)論 75.設(shè)計(jì)總結(jié) 7參考文獻(xiàn)81自動控制理論課程設(shè)計(jì)任務(wù)書題 目 根軌跡法校正第六題學(xué)生姓名學(xué)號專業(yè)班級設(shè)計(jì)內(nèi)容與要求1、 設(shè)計(jì)內(nèi)容已知隨動系統(tǒng)固有部

2、分傳遞函數(shù)為，式中：=500；=0.9s；=0.007s。要求設(shè)計(jì)一調(diào)節(jié)器，使系統(tǒng)滿足下述性能指標(biāo)。加速度品質(zhì)因數(shù)2501/。系統(tǒng)階躍響應(yīng)的超調(diào)量%30%；調(diào)節(jié)時(shí)間：0.2s。2、 設(shè)計(jì)要求1 編程繪制原系統(tǒng)階躍響應(yīng)曲線，并計(jì)算原系統(tǒng)動態(tài)性能指標(biāo)；2 利用SISOTOOL設(shè)計(jì)校正方案（并得到相應(yīng)的控制器參數(shù)）；3 繪制校正后的系統(tǒng)階躍響應(yīng)曲線，并計(jì)算出校正后的系統(tǒng)動態(tài)性能指標(biāo)；4 整理設(shè)計(jì)結(jié)果，并提交設(shè)計(jì)報(bào)告。起止時(shí)間 20 14 年 12 月 29 日 至 20 15 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 2014年12 月29 日2. 設(shè)計(jì)內(nèi)容

3、及思想2.1 設(shè)計(jì)內(nèi)容已知隨動系統(tǒng)固有部分傳遞函數(shù)為，式中：=500；=0.9s；=0.007s。要求設(shè)計(jì)一調(diào)節(jié)器，使系統(tǒng)滿足下述性能指標(biāo)。加速度品質(zhì)因數(shù)2501/。系統(tǒng)階躍響應(yīng)的超調(diào)量%30%；調(diào)節(jié)時(shí)間：0.2s。2.2 設(shè)計(jì)思想繪出未校正系統(tǒng)階躍響應(yīng)曲線，利用matlab軟件對系統(tǒng)進(jìn)行串聯(lián)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(jìn)行校正，計(jì)算出相關(guān)參數(shù)，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. 運(yùn)用MATLAB編制程序k=500 ；n1=1；         

4、    %分子系數(shù)d1=conv(conv(1  0,0.9  1),0.007  1);W=tf(k*n1,d1); %W的傳遞函數(shù)sisotool(W);      %利用SISOTOOL得到控制器參數(shù)3.1 繪制原系統(tǒng)根軌跡曲線根據(jù)上面編制的程序繪制原系統(tǒng)的根軌跡，如圖3-1所示圖3-1 原系統(tǒng)根軌跡曲線圖3.2 添加設(shè)計(jì)條件后未校正的系統(tǒng)根軌跡 添加設(shè)計(jì)條件后未校正的系統(tǒng)根軌跡，即滿足%30%；調(diào)節(jié)時(shí)間0.2s，如圖3-2所示，圖3-2

5、添加設(shè)計(jì)條件后未校正的系統(tǒng)根軌跡圖3.3 未校正系統(tǒng)單位階躍響應(yīng)圖像及動態(tài)性能指標(biāo)通過SISOTOOL工具繪制系統(tǒng)未校正系統(tǒng)單位階躍響應(yīng)圖像，如圖3-3所示，圖3-3 未校正系統(tǒng)單位階躍響應(yīng)圖由上圖可知，得到校正后系統(tǒng)單位階躍響應(yīng)的動態(tài)性能指標(biāo)均不滿足題中所給條件，故需要對系統(tǒng)進(jìn)行下一步的有效校正。3.4 利用SISOTOOL設(shè)計(jì)、校正利用SISOTOOL設(shè)計(jì)、校正，并得到相應(yīng)的控制器參數(shù)，分別添加兩個(gè)零點(diǎn)、極點(diǎn)，校正后，得到圖3-4所示的系統(tǒng)的根軌跡圖3-4 校正后的系統(tǒng)根軌跡圖3.5 校正后系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)曲線通過SISOTOOL校正后系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)曲線如圖3-5所示圖3-5 校正后

6、系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)曲線由上圖可知，得到校正后系統(tǒng)單位階躍響應(yīng)的動態(tài)性能指標(biāo)：超調(diào)量%=20.8調(diào)節(jié)時(shí)間ts =0.0538s，偏移量P=1.21，峰值時(shí)間tp=0.0192s，Kc =6,均以達(dá)到系統(tǒng)所要求的性能指標(biāo)。4. 設(shè)計(jì)運(yùn)行結(jié)論 由SISOTOOL工具經(jīng)參數(shù)調(diào)整后得到校正裝置的傳遞函數(shù)為   由系統(tǒng)校正后的響應(yīng)曲線知，校正后系統(tǒng)在校正裝置的系數(shù)、超調(diào)量和調(diào)節(jié)時(shí)間方面滿足設(shè)計(jì)要求。5. 設(shè)計(jì)總結(jié) 這次課程設(shè)計(jì)讓我對MATLAB計(jì)算機(jī)仿真有了新的認(rèn)識，計(jì)算機(jī)的仿真既可以準(zhǔn)確快捷的進(jìn)行計(jì)算，設(shè)計(jì)的錯誤在自動生成的圖形中可以看出來。在此次用MATLAB進(jìn)行控制系統(tǒng)動態(tài)性能的分析的課程設(shè)計(jì)中，我對三階系統(tǒng)動態(tài)性能有了更深的認(rèn)識。并且利用SISOTOOL校正工具的使用，自己發(fā)現(xiàn)不僅能夠很快的生成所需的圖像，而且又省去了好多繁瑣的程序，可以很快的找到系統(tǒng)所需的校正裝置傳遞函數(shù)Gc（t）。在控制工程實(shí)踐中，通常要求控制系統(tǒng)既具有較快的響應(yīng)速度，又具有一定的阻尼程度通過這次設(shè)計(jì)我認(rèn)識到自己對MATLAB軟件學(xué)習(xí)的不足和自動控制在社會應(yīng)用中很廣泛，熟練的運(yùn)用MATLAB可以方便快捷的解決實(shí)際問題。參考文獻(xiàn)1薛朝