2021年哈工大自動控制原理大作業(yè)

自動控制原理大作業(yè)題目在通常情況下,自動導(dǎo)航小車（AGV）是一個用來搬運物品自動化設(shè)AGVAGV1m/s際速度通常只有0.5m/s度。伴隨速度增加,要確保小車得穩(wěn)定和平穩(wěn)運行將變得越來越困難。AGV91

=40ms，2

=21ms 。為使系統(tǒng)1%,10050,并估量校正后系統(tǒng)超調(diào)量及峰值時間。控制器小車+與預(yù)定路線的偏差控制器小車+與預(yù)定路線的偏差Gc1ss1)1 2-

Y(s)分析與校正關(guān)鍵過程KK limsG(s)lim sK 100（s→0）v s(0.04s1)(0.021s1)解得K=100G 100s s(0.04s1)(0.021s1)分析未校正系統(tǒng)頻域特征依據(jù)Bode圖:穿越頻率 49.2rad/sc相位裕度18090arctan1(0.0449.2)arctan1(0.02149.2)18.99未校正系統(tǒng)頻率特征曲線c由圖可知實際穿越頻率為 34.5rad/sc依據(jù)相角裕度要求選擇校正后穿越頻率c1現(xiàn)在進行計算:18090arctan1(0.04)arctan1(0.021)50555c1 c1則取 10rad/s可滿足要求c1確定滯后校正網(wǎng)絡(luò)校正函數(shù)因為1~1）1 10 20 c1所以取1

1）10

1rad/s,則由Bode圖能夠列出20lg(10)40lg(1)20lg(

)401 2 2解得 /s2于是0.1則滯后網(wǎng)絡(luò)傳輸函數(shù)為Gc

(s) s1, T1010s1驗證已校正系統(tǒng)相位裕度已校正系統(tǒng)開環(huán)傳輸函數(shù)為:G(s)G(s) 100(s1)c s(0.04s1)(0.021s1)相位裕度18090arctan1arctan1(0.0410)arctan1(0.02110)arctan151.2校正后相位裕度大于50°,滿足設(shè)計要求。下圖是校正后系統(tǒng)函數(shù)頻率特征曲線。dMd(eaP

150100500-50-100-90-135-180-225

BodeDiagramGm=16.7dB(at33.5rad/sec),=53.1deg(at9.26rad/sec)-27010-3 10-2 10-1 100 101 102 103Frequency(rad/sec)由圖能夠得到已校正系統(tǒng)穿越頻率為9.26rad/s。p 依據(jù)校正函數(shù)估算系統(tǒng)超調(diào)量 和峰值時間p 諧振峰值Mr

1 1.28sin()超調(diào)量p

[0.160.4(Mr

1)]100%,得到p

27.3%峰值時間ts

[21.5(M c

1)2.5(Mr

1)2]0.82s下圖是手畫出校正前,校正后,校正函數(shù)Bode圖6040200-20-40-60-8010-2

已校正系統(tǒng)閉環(huán)階躍響應(yīng)已校正系統(tǒng)閉環(huán)傳輸函數(shù)為(s)

G(s)G(s)c1Gc

(s)G(s)則(s) 100(s1)0.0084s40.4s30.23184s2111.04s100已校正輸出量單位階躍響應(yīng)以下圖所表示階躍響應(yīng)曲線X:X:1.57Y:1.021.210.8y0.60.40.200 1 2 3 4 5t/s

6 7 8 9 10對于已校正系統(tǒng)超調(diào)量 18%p,峰值時間t 1.57 2%,s可見,在系統(tǒng)添加串聯(lián)校正網(wǎng)絡(luò)Gc

(s)后,系統(tǒng)阻尼程度增加了,且校正后系統(tǒng)阻尼程度足夠大,響應(yīng)速度也愈加快。s+110s+1Step TransferFcn1

1000.00084s3+0.061s2+sTransferFcn Scope校正裝置電路圖設(shè)計結(jié)論系統(tǒng)在校正后,相角裕度為51.2°,達成了預(yù)期設(shè)計要求,且校正后系統(tǒng)愈加穩(wěn)定。可見經(jīng)過串聯(lián)滯后校正網(wǎng)絡(luò)Gc

(s) s1 ,不僅使得10s1AGV導(dǎo)航系統(tǒng)變得穩(wěn)定,其動態(tài)性能也符合了實際要求。設(shè)計心得體會經(jīng)過此次自動控制原理設(shè)計滯后校正網(wǎng)絡(luò),對于滯后校正,包含對超前校正和滯后超前校正原理有了愈