文档介绍：审定成绩: 自动控制原理课程设计报告题目: 单位负反馈系统设计校正学生姓名班级 09— 1BF 院别专业电子科学与技术学号指导老师设计时间目录一、设计目的--------------------------------------- 2 二、设计任务与要求--------------------------------- 2 设计任务---------------------------------------- 2 设计要求---------------------------------------- 2 三、设计方法步骤及设计校正构图------------------ 3 校正前系统分析--------------------------------- 3 校正方法及校正构图----------------------------- 5 校正后验证-------------------------------------- 6 四、课程设计小结与体会--------------------------- 10 一、设计目的 1)掌握控制系统的设计与校正方法、步骤。 2)掌握利用 MATLAB 对控制理论内容进行分析和研究的技能。 3)提高分析问题解决问题的能力。二、设计任务与要求设计题目: 设单位负反馈系统的开环传递函数为) )(( )( 0???sss KsG 用相应的频率域校正方法对系统进行校正设计,使系统满足如下动态和静态性能: (1) 相角裕度 045 ??; (2) 在单位斜坡输入下的稳态误差 05 .0< sse ; (3) 系统的剪切频率 s/ rad 3< c?。设计要求: 1)分析设计要求,说明校正的设计思路(超前校正,滞后校正或滞后-超前校正): 2)Bode 图,校正后系统的 Bode 图); 3)用MATLAB 编程代码及运行结果(包括图形、运算结果); 4)校正前后系统的单位阶跃响应图。三、设计方法步骤及设计校正构图校正前系统分析校正前系统的开环传递函数为: ) )(( )( 0???sss KsG 设计校正要求: 045 ??, 05 .0? sse ,s/ rad 3< c? 20 1??Kk e ss 得: 由 21 ?K取所以,开环传递函数变为: )) )(( /( 21 )(???ssssG 校正前结构图图1校正前系统的结构框图在 MATLAB 中编写如下程序: G=tf([ 21],[ ]); figure(1); margin(G); grid on hold on figure(2); sys=feedback(G,1); step(sys) grid on ?阶跃响应曲线为: 图2校正前系统的单位阶跃响应图由上图可以看出,系统在阶跃输入下不能保持稳定,开始时振荡比较小,超调量也比较小,但振荡逐渐增大,最终也不能保值稳定。?校正前 bode 图图3校正前系统的 bode 图由上图可知,相角欲度 0 74 .8??r ,截止频率 s rad wc/ 32 .8?,幅值欲度为无穷大。显然,此时系统的相角裕度不符合要求,故该系统需要校正。由于校正前系统已有一定的相角欲度,因此可以考虑引入串联滞后校正装置以满足相角欲度的要求。、系统校正过程(1)根据相角裕量 045 ??的要求,再考虑到串接滞后校正装置的相角滞后, 从未校正系统的频率特性曲线图 2 上,找出对应相角- 180 °+(45°+5 °)=-130 ° 处的频率 wc ’≈ ,wc ’将作为校正后系统的增益交界频率。(2)确定滞后装置的传递函数 Gc=(1+aTs)/(1+Ts) ···················①①根据滞后校正装置的最大幅值和原系统在 wc’上的幅值相等条件,求出a值。在wc=wc ’处,从未校正的对数幅频特性曲线上求得: 20lg|G0(j wc’)|=17dB 再由 20lg 1/a= 计算出 a= ②由1/aT=1/10 ·wc’所以当 wc’≈ a= 时,可求得 T=183s ③将所求的 a值和 T值代入①式得校正装置的传递函数为: Gc(s)=(1+24s)/(1+183s) 利用 Matlab 画出校正装置的 Bode 图如图四源代码: G0=tf([24 1],[183 1]); margin(G0); 校正装置的 Bode 图图四校正装置 bode 图已校正后系统的开环传递函数为:G(s)=G 0(s)·G c(s) =21(1+24s)/[s(0.