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1、 2008 级MATAB语言与控制系统仿真课程大作业姓 名 学 号 所在院系 电气工程及其自动化 班 级 日 期 2011.1.16 同组人员 作业评分 评阅人 设计报告评分表项 目应包括的主要内容或考核要点常见问题扣分得分基本部分63分方案论证9分性能指标分析；控制方法及实现方案未分析指标没有说明方案理由未进行方案比较有分析指标，未用程序分析有方案说明，未用程序说明-5-1-1-1-1设计过程35分控制器设计与参数计算 有设计过程，未运用程序有简单程序应用，无算法有程序，没有程序说明未说明设计理由-20-5-5-2结果分析10分对设计结果的分析与核算，分析原因和改进没有误差分析没有对结果验证
2、有量化指标，但没有分析有分析验证，没有运用程序没有总结或总结太虚-9-3-2-2-2格式规范9分重点考查完整性，图表，公式的规范性图号图名等问题没有对图表说明中英文参杂，不一致字体不一致图形截屏参考文献规范问题参考文献的引用问题-2-2-1-1-1-1-1提高部分27分第1项9分提出改进的性能指标，完成分析，设计并对结果予以验证未提出其他方案有，未用程序验证有程序，未对程序说明-9-4-2 第2项9分考虑参数变化，干扰影响等其他因素，完成分析，设计并对结果予以验证未对误差干扰进行分析有，未用程序验证有程序，未对程序说明-9-4-2第3项9分提出其他更完善的性能指标，完成分析，设计并对结果予以验
3、证未提出其他指标要求有，未用程序验证有程序，未对程序说明-9-4-2报告得分90分合计特色加分0-30分报告的特色和难度系数，掌握程度予以评价总分报告得分+答辩/特色加分 目录一、 引言.4二、 设计方法.5三、 结果分析.18四、 深入探讨.20五、 总结.27六、致谢和参考文献.29七、附录（程序）.30铣床（the milling machine）的系统设计一、引言本学期开始学习MATLAB语言、控制系统分析与设计，其实最早接触matlab是在学习概率论时。在老师的讲解与自己平时的练习中，不断地使用和学习matlab软件。其实一开始学习的目标就不局限于控制系统领域，希望了解该软件的各种用
4、途。当然了，最基本的用途是绘图。经过半个学期的汲取，觉得它用途广泛，功能强大。我最喜欢的就是它的仿真（simulink），也许是对于初学者来说最简单的操作。学习matlab的同时，也同时加深了对控制系统知识的掌握。自控中的绘图可以在matlab下的响应分析的图形用户界面（ltiview）中建立。此外还有sisotool等自控方面的超强工具箱。图10.1铣床模型图10.2铣床系统方框图铣床系统的开环传递函数 （10.1）设计要求：重新设计滞后校正器参数1）对于斜坡输入，稳态误差小于2）使校正后系统的阶跃响应超调量对于（1）参数a不影响系统的设计，在以下分析中作为1处理 本章的核心是滞后校正系统，
5、但之所以对铣床系统采用滞后校正，理由见（四）深入探讨中频域下的分析。另外我们超前校正器、超前-滞后校正器、PI校正器、PD校正器、PID校正器。二、设计方法以运用matlab编程为主，其他各种工具箱为辅助根据极点、零点、增益输入原系统开环传递函数，并加入单位负反馈构成闭环系统程序1G=zpk(,0,-1,-5,2);%原系统开环传递函数sys=feedback(G,1);%单位负反馈，构成闭环得到 （10.2） （10.3）第一个要求稳态误差小于a/8程序2tf1=10;a=1;t=0:0.1:tf1;u=a*t;%斜坡输入y_t=lsim(sys,u,t);plot(t,y_t,b-,t,u
6、,r:)yss=y_t(length(t);y_deta=t(length(t)-yssif y_deta8Kgang=2.02;%K/alphaKvu=2*Kgang/5;alpha=Kvc/Kvu%alpha即z/p得到零点与极点的倍数得到了校正后系统开环传递函数 (10.11)看系统是否符合要求（1）程序8G=zpk(,0,-1,-5,2);%原系统开环传递函数p=0.001;z=alpha*p;nc=1 z;dc=1,p;Gc=2.02*tf(nc,dc);G2=G*Gc;%引入K/alphasys2=feedback(G2,1);%单位负反馈，构成闭环系统建立后，输入斜坡信号程序9t
7、f1=10000;a=1;t=0:0.1:tf1;u=a*t;%斜坡输入y_t=lsim(sys2,u,t);plot(t,y_t,b-,t,u,r:)yss=y_t(length(t);y_deta=u(length(t)-yssif y_deta(a/8)%稳态误差小于a/8 disp(yes)%符合要求（1）else disp(no)%不符合end得到 yes图10.8第一次校正后系统斜坡响应接着检验其阶跃响应程序10G=zpk(,0,-1,-5,2);%原系统开环传递函数p=0.001;z=alpha*p;nc=1 z;dc=1,p;Gc=2.02*tf(nc,dc);G2=G*Gc;
8、%引入K/alphasys2=feedback(G2,1);%单位负反馈，构成闭环step(sys2)图10.9第一次校正后的系统阶跃响应超调21.2%，需要继续调整令参数稍微改变，程序11G=zpk(,0,-1,-5,2);%原系统开环传递函数p=0.001;z=alpha*p;nc=1 z;dc=1,p;Gca=2.02*tf(nc,dc);Gcb=1.90*tf(nc,dc);Gcc=2.1*tf(nc,dc);%引入K/alphaG2a=G*Gca;G2b=G*Gcb;G2c=G*Gcc;sys2a=feedback(G2a,1);%单位负反馈，构成闭环sys2b=feedback(G2b,1);sys2c=feedback(G2c,1);step(sys2a,b-)hold onstep(sys2b,r:)step(sys2c,y-)图10.10对参数稍作调整的系统阶跃响应当时才能使超调降低到20%以下再次使用求临界值的程序验证程序12hold offclgn=2;d=1 6 5 0;rlocus(n,d),hold ongridz=0.4559;hs=12*z;hc=12*sqrt(1-z2);plot(0 -hs,0 hc,
