文档介绍：课程设计任务书
学生姓名: 殷伟冬专业班级: 自动化0907班
指导教师: 刘志立工作单位: 自动化学院
题目: 转子绕线机控制系统的串联滞后超前校正设计
初始条件: 已知转子绕线机控制系统的开环传递函数是
要求系统的静态速度误差系数,。
要求完成的主要任务: (包括课程设计工作量及其技术要求,以及说明书撰写等具体要求)
MATLAB作出满足初始条件的最小K值的系统伯德图,计算系统的幅值裕度和相位裕度。
前向通路中插入一滞后超前校正装置,确定校正网络的传递函数。
用MATLAB画出未校正和已校正系统的根轨迹。
用Matlab对校正前后的系统进行仿真分析,画出阶跃响应曲线,计算其时域性能指标。
课程设计说明书中要求写清楚计算分析的过程,列出MATLAB程序和MATLAB输出。说明书的格式按照教务处标准书写。
时间安排:
任务
时间(天)
审题、查阅相关资料
1
分析、计算
3
编写程序
1
撰写报告
2
论文答辩
指导教师签名: 年月日
系主任(或责任教师)签名: 年月日
目录
1串联滞后-超前校正原理 1
2 校正前系统稳定情况分析 2
2
3
4
3基于伯德图后的超前滞后校正 5
-超前校正的传递函数 5
校正后系统稳定情况 6
6
7
4校正前后的性能比较 9
5课程设计小结 11
参考文献 12
转子绕线机控制系统的
串联滞后-超前校正设计
1串联滞后-超前校正原理
串联滞后校正兼有滞后和超前校正的优点,校正后系统响应的速度也较快,超调量较小,同时抑制高频噪声的性能也好。当被校正的系统不稳定,并且要求校正后系统的响应速度、相角裕量和稳态精度较高时,以采用串联滞后超前校正为宜。该方法利用滞后超前校正器的超前部分来增大系统的相角裕量,同时有利用滞后部分来改善系统的稳定性能。
超前校正的基本原理就是利用超前相角补偿系统的滞后相角,改善系统的动态性能,如增加相角裕度,提高系统稳定性能等。但是串联超前校正给系统中频段增加理论上不超过90,实际上一般不超过65的相角,提高系统的稳定裕度,但降低了抗干扰性能(高频)。
串联滞后-超前校正的设计步骤如下:
(1)根据稳态性能要求确定开环增益k,并绘制未校正系统的伯德图。
(2)选择校正后的截止频率。
(3)确定校正参数。
(4)确定滞后校正部分的参数。
(5)确定超前部分的参数。
(6)将滞后校正部分和超前校正部分的传递函数组合在一起,即得滞后-超前校正的传递函数为
(1-1)
(7)绘制校正后的伯德图,检验性能指标。
2 校正前系统稳定情况分析
由已知的条件,校正前的传递函数可以整理为
(2-1)
当系统的静态速度误差为,这得,则待校正的开环传递函数为
(2-2)
上式为最小相位系统,用matlab画出的未校正前的伯德图为
Num=900;
Den=[1 20 75 0];
Bode(num,den)
Grid
得到图1如下:
图1系统校正前的伯德图
用matlab求校正前的相角裕度和幅值裕度,程序为
G=tf(900,[1 20 75 0]);
[kg,r]=margin(G)
运算后得到结果:kg= r= 很显然,r远远小于55度
用matlab求校正前的根轨迹,程序为:
Num=[1]
Den=[1 20 75 0]
Rlous(num,den)
Title(‘校正前根轨迹图’)
图2系统校正前的根轨迹图
3基于伯德图后的超前滞后校正
-超前校正的传递函数
1)选择校正后的截止频率。若性能指标中对系统的快速性未提明确要求时,一般对应的频率作为,从图3可以看出
图3
2)确定校正参数β
确定校正参数。由超前部分应产生的超前相角而定,又
故β=
3)确定滞后校正部分的参数,一般取, 因此滞后部分的传递函数为
(3-1)
4)确定超前部分的参数,过点作20db/dec直线,由该直线与0dB线交点坐标确定
由
得
因此超前部分的传递函数为:
(3-2)
5)将滞后校正部分和超前校正部分的传递函数组合在一起,即得滞后-超前校正的传递函数为:
(3-3)
所以系统校正后的传递函数为:
(3-4)
校正后系统稳定情况
校正后的伯德图,程序为