自动控制原理课程设计.doc

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1、自动控制原理课程设计报告 一、 绪论在系统中，往往需要加入一些校正装置来增加系统的灵活性，使系统发生变化，从而满足给定的各项性能指标。按照校正装置的特性不同，可分为PID校正，超前校正，滞后校正和滞后-超前校正。我们在这里讨论串联滞后校正。在直流控制系统中，由于传递直流电压信号，适于采用串联校正。串联滞后校正是利用滞后网络或PI控制器进行串联校正的基本原理，利用其具有负相移和幅值的斜率的特点，幅值的压缩使得有可能调大开环增益，从而提高温稳定性，也能提高系统的稳定裕度。在系统响应速度要求不高而抑制噪声电平性能要求较高的情况下，可以考虑用串联滞后. 滞后装置的特点：（1）输出相位总滞后于输入相位，

2、这是校正中必须要避免的；（2）它是一个低通滤波器，具有高频衰减的作用；（3）利用它的高频衰减作用，使校正后的系统剪切频率前移，从而达到增大相位裕量的目的。二、原系统分析单位反馈系统的开环传递函数为： 要求校正后，系统的稳态速度误差系数，相角裕度401) 对原系统进行分析，绘制该系统的单位阶跃响应曲线，如图1所示该系统响应的程序为：num=10;den=0.5 1.5 1 0;sys=tf(num,den);sys1=feedback(sys,1);t=0:0.1:45;step(sys1,t)hold ongridhold off图1 原系统的单位阶跃曲线（2） 对该系统进行分析，由MATLA

3、B绘制BODE图，如图2所示：该系统波特图的程序为：num=10;den=0.5 1.5 1 0;sys=tf(num,den);margin(sys)hold ongridhold off图2 原系统的BODE图由图中可得：截止频率Wc=2.43相角裕度=-28.1幅值裕度h=-10.53）绘制原系统的奈氏曲线，如图3所示。起点从无穷远沿-90度，终点是原地程序如下：num=10;den=0.5 1.5 1 0;sys1=tf(num,den);num1=1 1;den1=0.5 1;sys2=tf(num1,den1);sys3=sys1*sys2;nyquist(sys3);v=-6 2

4、 -10 10;axis(v); 图3 原系统奈氏曲线Nyquist曲线穿过（-1，j0）点左侧，因此系统临界不稳定（4） 绘制原系统根轨迹，如图4所示。程序如下：num=10;den=0.5 1.5 1 0;sys1=tf(num,den);num1=1 1;den1=0.5 1;sys2=tf(num1,den1);sys3=sys1*sys2;rlocus(sys3) 图4原系统根轨迹由得，极点（0，-1，-2）渐近线：a=，k=0,1,2分离点：，三、 校正装置设计（1）参数的确定在系统前向通路中插入一个相位滞后的校正装置，确定校正装置传递函数。由=()+c(),而校正后的相角裕度，（

5、）=90-arctan（）-arctan(0.5)，计算可得=0.55；根据确定滞后网络参数b和T：b=0.11 T=165.29即校正装置传递函数为：（2）校正装置的波特图，如图5所示。 图5校正装置的BODE图程序如下：num=18.18 1;den=165.29 1;sys=tf(num,den);bode(sys)grid四、较正后系统（1）校正后的单位阶跃响应，如图6所示：图6校正后的单位阶跃响应校正后的传递函数：num=10;den=0.5 1.5 1 0;sys1=tf(num,den);num1=18.18 1;den1=165.29 1;sys2=tf(num1,den1);

6、sys3=sys1*sys2;sys4=feedback(sys3 ,1);t=0:0.1:45;step(sys4,t)从阶跃响应图中可以看到，系统此时稳定（2）校正后的BODE图，如图7所示。 图7 校正后的BODE图num=10;den=0.5 1.5 1 0;sys1=tf(num,den);num1=18.18 1;den1=165.29 1;sys2=tf(num1,den1);sys3=sys1*sys2;margin(sys3)grid相角裕度=26.1幅值裕度=8.05db（3） 校正后的奈氏曲线，如图8所示。程序如下：num=10;den=0.5 1.5 1 0;sys1=

7、tf(num,den);num1=18.18 1;den1=165.29 1;sys2=tf(num1,den1);sys3=sys1*sys2;nyquist(sys3);v=-6 2 -10 10;axis(v);图8 校正后的奈氏曲线此时奈氏曲线不穿过（-1，j0）点，此时系统稳定。（4） 校正后的根轨迹，如图9所示。：程序如下：num=10;den=0.5 1.5 1 0;sys1=tf(num,den);num1=1 1;den1=0.5 1;sys2=tf(num1,den1);sys3=sys1*sys2;rlocus(sys3) 图9 校正后的根轨迹由得，极点(0,-1,-2,

8、-0.06)渐近线：a=，k=0,1,2分离点：,d=-0.522和-0.206。五、验证 = = =故该设计满足要求。六、总结课程设计是培养学生综合运用所学知识,发现,提出,分析和解决实际问题,锻炼实践能力的重要环节,是对实际工作能力的具体训练和考察过程.。本次课程设计，我经过对系统的分析，计算，使系统达到满足要求，同时对原系统进行分析，计算绘制出原系统曲线。通过校正得出校正后的系统，同时进行分析，计算，调试，绘制新的图示，曲线。通过一系列的操作，我提高了实验技能和分析解决问题的能力。七、参考文献1胡寿松自动控制原理(第5版)北京.科学出版社,2013.2王划一 杨西侠 自动控制原理（第2版）北京。国防工业出版社，2012.word文档 可自由复制编辑