華北水利水電學(xué)院自控課設(shè)

華北永利水

電學(xué)院自控原理課程設(shè)計(jì)學(xué)院：專業(yè)：班級(jí)：姓名：學(xué)號(hào)：日期：年月號(hào)R=200KQ,R=250KQ,C=1UF,C=1UF,R=100KQ,R=100KQ，調(diào)整R=25K1 2 1 2 3 4 fQ（二）校正要求：校正后系統(tǒng)的靜態(tài)速度誤差系數(shù)不變，相位裕量不小于45o,增益裕量不小于10分貝，試設(shè)計(jì)一個(gè)系統(tǒng)校正裝置。二、設(shè)計(jì)任務(wù)與要求畫出未校正系統(tǒng)的方框圖求出未校正系統(tǒng)的開環(huán)及閉環(huán)傳遞函數(shù)判斷未校正系統(tǒng)的穩(wěn)定性應(yīng)用MATLAB畫出未校正閉環(huán)系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)曲線，并求系統(tǒng)的超調(diào)量和調(diào)節(jié)時(shí)間應(yīng)用MATLAB畫出開環(huán)增益滿足穩(wěn)態(tài)性能要求后未校正系統(tǒng)的伯德圖，并求出其相位裕量和增益裕量求出校正裝置的參數(shù)，并畫出校正裝置的方框圖及電路圖應(yīng)用MATLAB畫出校正后系統(tǒng)的伯德圖，并求出其相位裕量和增益裕量應(yīng)用MATLAB將校正前后閉環(huán)系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)曲線畫在同一張圖中，并比較其性能（包括超調(diào)量、調(diào)節(jié)時(shí)間等）

應(yīng)用MATLAB將校正前后閉環(huán)系統(tǒng)的單位斜坡響應(yīng)曲線畫在同一張圖中,并比較系統(tǒng)校正前后跟蹤單位斜坡信號(hào)的穩(wěn)態(tài)誤差畫出校正后系統(tǒng)的方框圖及電路圖解答1、1、畫出未校正系統(tǒng)的方框圖矯正前裝置方框圖2、求出未校正系統(tǒng)的開環(huán)及閉環(huán)傳遞函數(shù)開環(huán)傳遞函數(shù)閉環(huán)傳遞函數(shù)20開環(huán)傳遞函數(shù)閉環(huán)傳遞函數(shù)20S?(S+1)20S2+S+203、判斷未校正系統(tǒng)的穩(wěn)定性由霍爾維茨知，對(duì)一二階系統(tǒng)，若特征方程各項(xiàng)系數(shù)都為正數(shù),則系統(tǒng)穩(wěn)定。（自控72頁(yè)）4、應(yīng)用MATLAB畫出未校正閉環(huán)系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)曲線，并求系統(tǒng)的超調(diào)量和調(diào)節(jié)時(shí)間未校正系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)程序代碼：num=[20];den=[1,1,20];step(num,den);title('未校正系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)')

超調(diào)量：b%=(tp)—C⑺)=1.7-1xlOO%=70%

CS) 1調(diào)節(jié)時(shí)間：t=4=8S (±A=2%)s:w2未松正系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)懿髭鑿］總縛Time(sec)1G 12nt.3啦期2未松正系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)懿髭鑿］總縛Time(sec)1G 12nt.3啦期o:?pnlj_dujvo.厲.穴l-lzc抵::■■■■■■■c.5、應(yīng)用MATLAB畫出開環(huán)增益滿足穩(wěn)態(tài)性能要求后未校正系統(tǒng)的伯德圖，并求出其相位裕量和增益裕量由題知，K=20(K值不變)V V源程序代碼：num=[20];den=[110];sys=tf(num,den);[mapphasew]=bode(sys);[gmpmwcpwcg]=margin(map,phase,w)margin(map,phase,w)

title（'開環(huán)增益滿足穩(wěn)態(tài)性能要求后未校正系統(tǒng)伯德圖'）運(yùn)行結(jié)果：gm=2.0004e+003pm=12.8124wcp=200.0277wcg=4.4156〔EiIIIBaJl?cnL-d開壞増益繭足穩(wěn)態(tài)性能要求后未校正系統(tǒng)伯徳囹&0O5510〔EiIIIBaJl?cnL-d開壞増益繭足穩(wěn)態(tài)性能要求后未校正系統(tǒng)伯徳囹&0O5510-1a 1W 10Frecu&ncy(ra^i/sec}10：6、求出校正裝置的參數(shù)，并畫出校正裝置的方框圖及電路圖第一次嘗試用超前校正，增加了一個(gè)零點(diǎn)，使系統(tǒng)更加穩(wěn)定。校正后裝置參數(shù)：gc&）=1:0.0796S（超前校正裝置傳遞函數(shù)）其中取AQ=5o，因?yàn)閅>45o，所以增加的相角至少為①=37om（45o-pm+?二37o，pm二12.8142），則。二1+ 二4,新的幅值穿越頻率為W'二w,校正裝置在此處的幅值1-sin9 cmm1、:L（w）二20lgd=6db；令原系統(tǒng)L（w）=-6db,故w二6.28rad/s,Mm2 Mm m原系統(tǒng)在此處的相角裕度：180-171二9o,校正后相角裕度為：11丫=37+9二46。,故校正成功。T二 二 二0.0796S.w農(nóng)6.28*2m

RR3R3RA5R-6第一個(gè)轉(zhuǎn)折頻率：RR3R3RA5R-6第一個(gè)轉(zhuǎn)折頻率：W二—二3.14rad/s1dT第二個(gè)轉(zhuǎn)折頻率：W二丄二12.56rad/s2T校正裝置電路圖二100K其中R二480K;R二960K;R二80K；C=1卩F；二100K6 5 7 1 31+0.3184S1+0.0796S校正裝置方框圖校正后求閉環(huán)傳遞函數(shù)源程序：num=[20];den=[11O];sys=tf(num,den);n1=[0.31841];d1=[0.07961];sys1=tf(n1,d1);sys2=sys*sys1;sys3=feedback(sys2,1,-1)運(yùn)行結(jié)果：Transferfunction: 6?368S+20 0.0796S3+1.08S2+7.368S+20校正后單位階躍響應(yīng)：num=[6.36820];den=[0.07961.087.36820];step(num,den)7、應(yīng)用MATLAB畫出校正后系統(tǒng)的伯德圖，并求出其相位裕量和增益裕量矯正后伯德圖源程序：num=[20];den=[110];

sys=tf(num,den);nl=[0.31841];dl=[0.0796l];sysl=tf(nl,dl);sys2=sys*sysl;[map,phase,w]=bode(sys2);[gm,pm,wcp,wcg]=margin(map,phase,w),margin(map,phase,w);grid,title('矯正后的伯德圖')価§Jis轎正后的伯德圖5OD--1 d 110 1D 1Q10*Frequency[「日日c)価§Jis轎正后的伯德圖5OD--1 d 110 1D 1Q10*Frequency[「日日c)〔mIIIpjQlnELId103程序運(yùn)行結(jié)果；gm=6.0155e+004（幅值裕度）pm=45.8033（相角裕度）wcp=2.1939e+003wcg=6.2847（幅值穿越頻率）8、應(yīng)用MATLAB將校正前后閉環(huán)系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)曲線畫在同一張圖中，并比較其性能（包括超調(diào)量、調(diào)節(jié)時(shí)間等）校正前后閉環(huán)系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)源程序：num=[20];den=[1120];step（num,den,10）holdonnum=[6.36820];den=[0.07961.087.36820];step（num,den,10）,title（矯正前后的單位階躍響應(yīng)'）

.8

JI擠正前后的草位階躍響應(yīng)6Timefsec}3 9 1064.2s..6&D.upn.8

JI擠正前后的草位階躍響應(yīng)6Timefsec}3 9 1064.2s..6&D.upn七-dlljv.4.2o.D.圖中明顯校正后的超調(diào)量為28%，調(diào)節(jié)時(shí)間為0.855S。與校正前相比，超調(diào)量與調(diào)節(jié)時(shí)間都大大降低，則調(diào)節(jié)后的系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能得到了改善。9、應(yīng)用MATLAB將校正前后閉環(huán)系統(tǒng)的單位斜坡響應(yīng)曲線畫在同一張圖中，并比較系統(tǒng)校正前后跟蹤單位斜坡信號(hào)的穩(wěn)態(tài)誤差矯正前后跟蹤單位斜坡信號(hào)的穩(wěn)態(tài)誤差都為e=丄二丄ssk20num=[20];den=[1120];t=0:0.1:10;u=t;lsim(num,den,u,t)holdonnum=[6.36820];