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1、题 目: 单位负反馈系统的校正装置设计初始条件：任务 时间（天）指导老师下达任务书，审题、查阅相关资料 2分析、计算 2编写程序 1撰写报告 2论文答辩 1武汉理工大学自动控制原理课程设计说明书已知某控制系统结构如图所示，要求设计校正环节 Gc（s） ，使系统对于阶跃输入的稳态误差为 0，使系统校正后的相角裕量 450，幅值裕量 h10(t)01)(1(010 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）（1） 用 出原系统的系统伯德图，计算系统的幅值裕度和相位裕度。（2） 在系统前向通路中插入一校正装置，确定校正网络的传递函数，并用 行验证。给出所设计的校正装置电路图，并确定装
2、置的各参数值。（3） 用 出未校正和已校正系统的根轨迹。（4） 用 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。（5） 对上述任务写出完整的课程设计说明书，说明书中必须进行原理分析，写清楚分析计算的过程及其比较分析的结果，并包含 程序或 真模型，说明书的格式按照教务处标准书写。时间安排：目录摘要. 1 1 设计题目. 22 要求完成的主要任务. 2 3 设计的总体思路. 24 用 出原系统的系统伯德图和根轨迹. 35 超前校正过程. 56 滞后校正过程. 87 用 真. 13 8 总结. 15 参考文献. 16 本科生课程设计成绩评定表. 17指导教师签名： 年 月 日系
3、主任（或责任教师）签名： 年 月 日武汉理工大学自动控制原理课程设计说明书1摘要一个自动控制系统是由被控对象还有控制器两大部分组成的，所谓系统设计，就是根据给定的被控对象和控制任务设计控制器，并将构成控制器的各元部件与被控对象适当组合起来，使之按照一定的精度完全控制任务。本次课程设计为单位负反馈系统的校正设计，提高学生对课程的理解以及实际动手能力。在系统的校正过程，熟练作用软件 行仿真操作，能够更加清晰看出系统校正前与校正后的变化过程。名称源自 它是一种科学计算软件，专门以矩阵的形式处理数据。高性能的数值计算和可视化集成在一起，并提供了大量的内置函数，从而被广泛地应用于科学计算、控制系统、信息
4、处理等领域的分析、仿真和设计工作，而且利用 品的开放式结构，可以非常容易地对 功能进行扩充，从而在不断深化对问题认识的同时，不断完善 产品以提高产品自身的竞争能力。关键词：系统设计 校正 动控制原理课程设计说明书2单位负反馈系统的校正装置设计1 设计题目已知某控制系统结构如图所示，要求设计校正环节 s） ，使系统对于阶跃输入的稳态误差为0，使系统校正后的相角裕量 450，幅值裕量 h10(t)01)(1(010 求完成的主要任务（1） 用 出原系统的系统伯德图，计算系统的幅值裕度和相位裕度。（2） 在系统前向通路中插入一校正装置，确定校正网络的传递函数，并用 行验证。给出所设计的校正装置电路图
5、，并确定装置的各参数值。（3） 用 出未校正和已校正系统的根轨迹。（4） 用 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。（5） 对上述任务写出完整的课程设计说明书，说明书中必须进行原理分析，写清楚分析计算的过程及其比较分析的结果，并包含 源程序或 真模型，说明书的格式按照教务处标准书写。3 设计的总体思路1（1） 根据开环传递函数得 E（s）= 1 e 得 （2） 根据开环传递函数画出 和根轨迹图，求出幅值裕度和相位裕度。从图上看出校正前系统的相位裕度 和剪切频率 c（3） 根据相位裕度 的要求，计算出滞后校正装置的参数 a 和 T。即得校正装置的传递函数，然后得到校正
6、后系统的开环传递函数。（4） 验证已校正系统的相位裕度 和幅值裕度 h。武汉理工大学自动控制原理课程设计说明书34 用 出原系统的系统伯德图和根轨迹根据开环传递函数画出 以及根轨迹，得出幅值裕度和相位裕度。G(s) 10s(s1)()校正前的 图，如图 1源程序：00;1,11,10,0; 1 校正前的 由图 1 得出：武汉理工大学自动控制原理课程设计说明书4幅值裕度为 幅值截止频率 s 相位截止频率 100; 1 11 10 0; 2 校正前的根轨迹图单位阶跃响应分析如图 3源程序:G=100,1 11 10 0 ); G1=,1); t=0:00; 1,t);t);c(t)武汉理工大学自动
7、控制原理课程设计说明书5图 3 校正前单位阶跃响应图5 超前校正过程(1)m 1 10得 =180 90 2)则有m=45 10 =a=)然后未校正系统的 )特性曲线上查出其幅值等于 101/a）对应的频率 m 。如图 4。源程序：00;1,11,10,0; 武汉理工大学自动控制原理课程设计说明书6图 4 超前校正的 (4)这就是校正后系统的截止频率 c = m c 。(5)确定校正网络的传递函数。根据步骤 3 所求得的 m 和 a 两值，可求出时间常数 T。T 1得到 T=)校正系统的传递函数为校正系统的 ，如图 5源程序：G0=, );0);m a武汉理工大学自动控制原理课程设计说明书7图
8、 5 校正系统的 图校正后系统 如图 6 源程序：00; 1 11 10 0s1=tf(n1, s2=, ); s=s1*m,s)s)武汉理工大学自动控制原理课程设计说明书8图 6 校正后系统的 由图得到的相位裕度跟幅值裕度都不满足要求，超前校正无法满足要求。6 滞后校正过程（1） 根据相角裕量 450 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 1 上，找出对应相角180 0+（45 0+100）= 125 0 处的频率 w cs。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 1+(1+根据滞后校正装置的最大幅值和原系统在 的幅值相等条件，求出 a 值。在 w c=，从未校正的对数幅频特性曲线上求得 :武汉理工大学自动控制原理课程设计说明书9200(|=由 20由 1/ （1/10w c所以当 w c s a=，可求得T=所求的 a 值和 T 值代入式得校正装置的传递函数为：，Gc(s)=(1+(1+用 出校正装置的 如图 7源代码：G 0=, );0);图 7 校正系统 （3）已校正后系统的开环传递函数为G（s）= G 0（ s）G c(s)G（s）=10(1+s(s+1)（）(1+ 武汉理工大学自动控制原理课程设计说明书10利用 Matla
