文档介绍：《自动控制原理》
课程设计

课题: 单位负反馈系统设计校正

姓名:

学号:

专业: 自动化

班级: 2 班
指导教师: 张朝阳
任务书
一、设计目的
掌握控制系统的设计与校正方法、步骤。
对系统BODE图和根轨迹图的绘制与分析。
3、掌握利用MATLAB对控制理论内容进行分析和研究的技能。
4、提高分析问题解决问题的能力。
二、设计要求
设单位反馈随动系统固有部分的传递函数为
1、画出未校正系统的Bode图,分析系统是否稳定
2、画出未校正系统的根轨迹图,分析闭环系统是否稳定。
3、设计系统的串联校正装置,使系统达到下列指标
(1)静态速度误差系数Kv≥100s-1;
(2)相位裕量γ≥30°
(3)幅频特性曲线中穿越频率ωc≥45rad/s。
4、给出校正装置的传递函数。
5、分别画出校正前,校正后和校正装置的幅频特性图。计算校正后系统的穿越频率ωc、相位裕量γ、相角穿越频率ωg和幅值裕量Kg。
6、分别画出系统校正前、后的开环系统的奈奎斯特图,并进行分析。
7、应用所学的知识分析校正器对系统性能的影响(自由发挥)。
8、在SIMULINK中建立系统的仿真模型。
目录
第一章校正前系统分析.....................................4
BODE图的绘制与分析................................4
根轨迹图的绘制与分析...............................5
第二章系统的校正.........................................6
校正的概念.........................................7
系统的校正.........................................7
串联校正的传递函数.................................9
校正后BODE图的绘制与分析..........................9
、后的开环系统的奈奎斯特图...............10
系统校正前后的仿真.................................11
第三章课程设计小结.......................................12
校正器对系统的影响.................................12
校正过程中个人的感悟...............................12
致谢......................................................13
参考文献..................................................14
一、校正前的分析
BODE图的绘制与分析
设单位反馈随动系统固有部分的传递函数为
由稳态系统速度误差系数Kv=,可计算放大倍数k=100,其传递函数为
将开环系统传递函数分解为典型环节的组成形式
上试中包含有比例环节、积分环节、惯性环节。
确定典型环节的转折频率,由上试可知道两个转折频率分别为
,
因为有一个积分环节,所以低频段的斜率为,比例环节的,由此可以求出时的分贝值
由低频向高频延伸,依次确定斜率的变化
起始:,确定频率范围,画出对数坐标系,得
在对数幅频特性图上, 剪切频率
相角稳定裕度: 这样的系统是不满足系统的要求,因此必须对系统进行校正,使校正后的装置满足要求。
、根轨迹的绘制与分析
系统的开环传递函数变换为
其中,=1000为开环根轨迹的增益,根据根轨迹的绘制规制可知:
起点的三个开环极点分别为,无开环零点
实轴上的根轨迹范围区间为
渐近线的计算:渐近线的倾角,
分离点的计算:由,得(舍去)
根据以上信息可以画出根轨迹图,如下图所示
由根轨迹图可知,随着K的变化进入右半平面,不满足系统稳定性的要求,故不满足系统稳定的要求,需要对它进行改进。
二、系统的校正
、校正的概念
校正,就是在系统中加入一些其参数可以根据需要而改变的机构或装置,使系统整个特性发生变化,从而满足给定的各项性能指标。系统校正的常用方法是附加校正装置。控制系统的设计,就是在系统中引入适当的环节,用以对原有系统的某些性能进行校正,使之达到理想的效果,故又称为系统的校正。单变量系统常用的校正方式主要有两种:一种