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1、课程设计任务书学生姓名： 专业班级： 指导教师： 工作单位： 题 目: 转子绕线机控制系统的滞后校正设计。 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，相角裕度。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）（1） 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。（2） 前向通路中插入一相位滞后校正，确定校正网络的传递函数。（3） 用MATLAB画出未校正和已校正系统的根轨迹。（4） 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
2、写。时间安排： 任务时间（天）指导老师下达任务书，审题、查阅相关资料1分析、计算3编写程序2撰写报告1.5论文答辩1.5指导教师签名： 年 月 日 系主任（或责任教师）签名： 年 月 日目 录摘要.11.设计目的、要求及原理.2 1.1 设计目的.2 1.2 设计要求.2 1.3 设计原理.22. 设计分析与计算.32.1最小K值的系统频域分析.32.2滞后校正函数计算.43. 用MATLAB画校正前后的轨迹.73.1校正前的根轨迹.73.2校正后的根轨迹.84. 用MATLAB对校正前后的系统进行仿真分析.10 4.1校正前系统.104.2校正后系统.11心得体会.14致谢.14参考文献.1
3、5摘 要自动控制技术是生产过程中的关键技术，也是许多高新技术产品中的核心技术。自动控制技术已广泛应用于制造业、农业、交通、航空及航天等众多产业部门，极大地提高了社会劳动生产率，改善了人们的劳动条件，丰富和提高了人民的生活水平。在今天的社会生活中，自动化装置无所不在，为人类文明进步做出了重要贡献，因此，自动控制原理是自动化类专业的主要技术基础课之一。在控制技术需求推动下，控制理论本身也取得了显著进步。从线性近似到非线性系统的研究取得了新的成就，借助微分几何的固有非线性框架来研究非线性系统的控制，已成为目前重要研究方向之一。为了实现各种复杂的控制任务首先要将被控制对象和控制装置按照一定的方式连接起
4、来，组成一个有机整体，这就是自动控制系统。MATLAB目前已发展成为由MATLAB语言、MATLAB 工作环境、MATLAB 图形处理系统、MATLAB 数学函数库和MATLAB 应用程序接口五大部分组成的集数值计算、图形处理、程序开发为一体的功能强大的系统,这次课设用到的主要软件就是MATLAB，用MATLAB软件处理校正前后的图形。关键字：自动控制技术、系统分析、MATLAB、校正转子绕线机控制系统的滞后校正设计1 设计目的、要求及原理1.1 设计目的 通过增加一个滞后校正装置，确定其最适合参数来改变系统性能。1.2 设计要求 要求系统的静态速度误差系数，相位裕度。1.3 设计原理串联滞后
5、校正是利用滞后网络或 PID 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特斜率的特点，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。 滞后校正装置的传递函数为: 它提供一个负实轴上的零点和一个负实轴上的极点。零、极点之间的距离由 b 值决定。 由于 b 1，极点位于零点右边，对于s平面上的一个动点s1零点产生的向量角
6、小于极点产生的向量角，因此，滞后校正装置总的向量角为负，故称为滞后校正。 通过分析系统逐步确定其矫正系统参数，具体步骤如下： (1)根据稳态误差要求求出K值； (2)画出未校正系统的波特图，并求、； (3)波特图上绘制出曲线； (4)根据稳态误差要求，求出校正系统的截止频率； (5)根据公式和，可求出b和t; (6)验证已校正系统的相位裕度和幅值裕度；2 设计分析与计算2.1最小K值的系统频域分析 已知转子绕线机控制系统的开环传递函数是： （静态误差系数） (1) 所以最小的K值为： K=500 故： (2) 求相位裕度：因为 在穿越频率处=1, 解得=5.72rad/s穿越频率处的相角为：
7、相角裕度为：求幅值裕度： 因为 解得： 所以，幅值裕度为： 使用MATLAB软件可直接得到系统的BODE图和相角,幅值裕度。程序的代码如下： n=500 %系统传递函数分子多项式 d=1,15,50,0 %系统传递函数分母多项式 g1=tf(n,d) %绘制连续系统的零、极点图 mag,phase,w=bode(g1) %绘制g1的幅频和相频特性曲线 margin(g1) 图1 校正前系统的BODE图Matlab仿真结果为： Gm=3.52dB ； Pm=11.4deg （与理论计算结果相同）2.2滞后校正函数计算由于按设计要求幅值裕度。根据要求令相角裕度=50并附加6，即取=56。设滞后校正器的传递函数为： (3) 校正前的开环传递函数为： 故用matlab编写的求滞后校正的程
