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成绩
课程设计报告
题目线性控制系统的校正及分析
课程名称自动控制原理
院部名称龙蟠学院
专业 M电气工程及其自动化
班级电气工程及其自动化
学生姓名
学号
课程设计地点
课程设计学时
指导教师
金陵科技学院教务处制
目录
绪论 1
第一章课程设计的目的及题目 2
2
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第二章课程设计的任务及要求 3
3
3
第三章校正函数的设计 4
4
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第四章传递函数特征根的计算 8
8
8
第五章系统动态性能的分析 10
10
13
第六章系统的根轨迹分析 16
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18
第七章系统的幅相特性 20
20
21
第八章系统的对数幅频特性及对数相频特性 22
22
23
课程设计总结 26
参考文献 26
绪论
所谓校正,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。按校正装置在系统中的位置不同,系统校正分为串联校正、反馈校正和复合校正。按校正装置的特性不同,又可分超前校正、滞后校正和滞后-超前校正。这里我们主要讨论串联校正。一般来说,串联校正设计比反馈校正设计简单,也比较容易对信号进行各种必要的形式变化。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;在交流载波控制系统中,如果采用串联校正,一般应接在解调器和滤波器之后,否则由于参数变化和载频漂移,校正装置的工作稳定性很差。
串联超前校正是利用超前网络或PD控制器进行串联校正的基本原理,是利用超前网络或PD控制器的相角超前特性实现的,使开环系统截止频率增大,从而闭环系统带宽也增大,使响应速度加快。
在有些情况下采用串联超前校正是无效的,它受以下两个因素的限制:
1)闭环带宽要求。若待校正系统不稳定,为了得到规定的相角裕度,需要超前网络提高很大的相角超前量。这样,超前网络的a值必须选得很大,从而造成已校正系统带宽过大,使得通过系统的高频噪声电平很高,很可能使系统失控。
2) 在截止频率附近相角迅速减小的待校正系统,一般不宜采用串联超前校正。因为随着截止频率的睁大,待校正系统相角迅速减小,使已校正系统的相角裕度改善不大,很难得到足够的相角超调量。
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负幅值的斜率的特点,幅值的压缩使得有可能调大开环增益,从而提高稳定精度,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,可以考虑采用串联滞后校正。此外如果待校正系统已具备满意的动态性能,仅稳态性能不能满足指标要求,也可以采用串联滞后校正以提高系统的稳态精度,同时保持其动态性能仍然满足性能指标要求。
第一章课程设计的目的及题目
⑴掌握自动控制原理的时域分析法,根轨迹法,频域分析法,以及各种补偿(校正)装置的作用及用法,能够利用不同的分析法对给定系统进行性能分析,能根据不同的系统性能指标要求进行合理的系统设计,并调试满足系统的指标。
⑵学会使用MATLAB语言及Simulink动态仿真工具进行系统仿真与调试。
已知单位负反馈系统的开环传递函数,试用频率法设计串联滞后校正装置,使系统的相角裕量,静态速度误差系数。
第二章课程设计的任务及要求
设计报告中,根据给定的性能指标选择合适的校正方式对原系统进行校正(须写清楚校正过程),使其满足工作要求。然后利用MATLAB对未校正系统和校正后系统的性能进行比较分析,针对每一问题分析时应写出程序,输出结果图和结论。最后还应写出心得体会与参考文献等。
⑴首先,根据给定的性能指标选择合适的校正方式对原系统进行校正,使其满足工作要求。要求程序执行的结果中有校正装置传递函数和校正后系统开环传递函数,校正装置的参数T,α等的值。
⑵利用MATLAB函数求出校正前与校正后系统的特征根,并判断其系统是否稳定,为什么?
⑶利用MATLAB作出系统校正前与校正后的单位脉冲响应曲线,单位阶跃响应曲线,单位斜坡响应曲线,分析这三种曲