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1、武汉理工大学自动控制原理课程设计题目:温度控制系统的滞后校订初始条件：某温箱的开环传达函数为Gp(s)e3ss(4s1)要求完成的主要任务:（包含课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等详尽要求）1、试用Matlab绘制其波特图和奈奎斯特图，计算相角裕度和幅值裕度；2、试设计滞后校订装置，使系统的相角裕度增添15度。3、用Matlab对校订后的系统进行仿真，画出阶跃相应曲线时间安排：任务时间（天）审题、查阅相关资料1解析、计算1.5编写程序1撰写报告1论文争辩0.5指导教师署名：年月日系主任（或责任教师）署名：年月日1武汉理工大学自动控制原理课程设计温度控制系统的滞后校订1 系统传达函数解
2、析该传达函数由比率环节，延缓环节，积分环节，惯性环节构成。1.1比率环节比率环节的传达函数和频率特征:G(s)1G(j)1幅值特征和相频特征:A()|G(j)|1()G(j)0。对数幅频特征和对数相频特征:L()20lgA()20lg10()0。所以对数幅频特征L()是轴线。1.2延缓环节延缓环节的传达函数和频率特征:e3sG(s)G(j)e3j幅频特征和相频特征:A()|G(j)|1*e-3j|1()G(j)e3j3(rad)57.33对数幅频特征和对数相频特征:L()20lgA()20lg10()-57.3*3由以上可知延缓环节不影响系统的幅频特征，只影响系统的相频特征。1.3积分环节积分
3、环节的传达函数和频率特征:G(s)1s2武汉理工大学自动控制原理课程设计1ej90G(j)j幅频特征和相频特征:A()11j()1。j90积分环节的对数幅频特征和对数相频特征:L()20lgA()20lg(1/)-20lg()-90。因为Bode图的横坐标按lg刻度，故上式可视为自变量为lg，因变量为L()的关系式，所以该式在Bode图上是一个直线方程式。直线的斜率为-20dB/dec。当=1时，-20lg=0，即L(1)=0，所以积分环节的对数幅频特征是与轴订交于=1，斜率为-20dB/dec的直线。积分环节的相频特征是=-90，相应的对数相频特征是一条位于轴下方，且平行于轴的水平直线。1.
4、4惯性环节惯性环节的传达函数和频率特征:1G(s)14s1G(j)1j4幅值特征和相频特征：A()11j4|1162|1()1arctan4j41对数幅频特征和对数相频特征：L()20lgA()()-arctan41.5开环传达函数e3s将j取代s带入传达函数Gp(s)s(4s1)3武汉理工大学自动控制原理课程设计求得：A()1/(|1j4|)()-/2-arctan4-32用Matlab绘制波特图和奈奎斯特图，计算相角裕度和幅值裕度MATLAB供给的函数bode()和nyquist()不可以直接绘制有延缓环节系统的波特图和奈奎斯特图。因为延缓环节不影响系统的幅频特征而只影响系统的相频特征，所
5、以可经过对相频的办理结合绘图函数的应用来绘制拥有纯延缓环节系统的波特图和奈奎斯特图。2.1绘制波特图绘制对数坐标图的程序以下：num=1;%开环传达函数的分子den=conv(10,41);%开环传达函数的分母w=logspace(-2,1,100);%确立频率范围mag,phase,w=bode(num,den,w);%计算频率特征的幅值和相角%利用相频特征求加上延缓环节后的相频特征phase1=phase-w*57.3*3;subplot(211),semilogx(w,20*log10(mag);%绘制幅频特征v=0.01,10,-60,40;axis(v)grid%绘制相频特征subp
6、lot(212),semilogx(w,phase1);v=0.01,10,-270,-90;axis(v)%设置坐标轴的标尺属性set(gca,ytick,-270-240-210-180-150-120-90)grid绘制的波特图如图2-14武汉理工大学自动控制原理课程设计图2-1开环传达函数的bode图2.2绘制奈奎斯特图绘制极坐标图的程序以下：num=1;%开环传达函数的分子den=conv(10,41);%开环传达函数的分母w=logspace(-1,2,100);%确立频率范围mag,phase,w=bode(num,den,w);%计算频率特征的幅值和相角%利用相频特征求加上延缓
7、环节后的相频特征phase1=phase*pi/180-w*3;holdon%用极坐标曲线绘制函数画出奈奎斯特图polar(phase1,mag)v=-2.5,1,-1,1;axis(v)5武汉理工大学自动控制原理课程设计grid绘制的奈奎斯特图如图2-2图2-2开环传达函数的nyquis图解析：因为有延缓环节，所以当从0变化时，幅角也从0变化，所以奈奎斯特曲线为螺旋线。2.3计算幅值裕度由相频特征曲线可知相角穿越频率g0.26rad/s.Gjg1g|1+j4|gh10.375|G（jg）|2.4计算相角裕度由bode图可知截止频率c0.48rad/s180。（）180。-90。-arctan
8、4c-3c-55.0。0c所以系统不稳固。6武汉理工大学自动控制原理课程设计3 设计滞后校订装置3.1无源滞后校订装置图3-1是由电阻和电容构成的无源滞后校订网络的电路图，其传达函数为Gc(s)Uc(s)R2Cs1bTs1Ur(s)bR2Cs1Ts1此中T(R1RR21,b为滞后网络的分度系数。2)C,bR1R2图3-1无源滞后校订网络3.2计算校订函数bTs1Gc(s)1Ts使系统的相角裕度增添15度。已知未校订系统55.0。，校订后-40.0。(。c)-6又90。-arctan4c-3c由20lgbL(c)0得b0.707T1/(0.1bc)36.45获取校订函数Gc(s)25.8s136
9、.45s13.3检验相角裕度7武汉理工大学自动控制原理课程设计校订后系统的开环传达函数为G(s)(25.8s1)e-3ss(4s1)(36.45s1)绘制对数坐标图的程序以下：num=25.81;%开环传达函数的分子den=conv(conv(10,41),36.451);%开环传达函数的分母w=logspace(-2,1,100);%确立频率范围mag,phase,w=bode(num,den,w);%计算频率特征的幅值和相角%利用相频特征求加上延缓环节后的相频特征phase1=phase-w*57.3*3;subplot(211),semilogx(w,20*log10(mag);%绘制幅频特征v=0.01,10,-40,60;axis(v)grid%绘制相频特征subplot(212),semilogx(w,phase1);v=0.01,10,-270,-90;axis(v)%设置坐标轴的标尺属性set(gca,ytick,-270-240-210-180-150-120-90)grid绘制的波特图如图3-2所示由波特图可知，校订后函数的
