《2022年自动控制超前校正方案》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2022年自动控制超前校正方案（9页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、个人资料整理仅限学习使用一、设计目的1.通过课程设计使学生更进一步掌握自动控制原理课程的有关知识，加深对内涵的理解，提高解决实际问题的能力。2. 理解自动控制原理中的关于开环传递函数，闭环传递函数的概念以及二者之间的区别和联系。3.理解在自动控制系统中对不同的系统选用不同的校正方式，以保证得到最佳的系统。4.理解在校正过程中的静态速度误差系数，相角裕度，截止频率，超前(滞后角频率，分度系数，时间常数等参数。5.学习MATLAB 在自动控制中的应用，会利用MATLAB 提供的函数求出所需要得到的实验结果。6. 从总体上把握对系统进行校正的思路，能够将理论操作联系实际、运用于实际。二、课程设计要求
2、1. 认真查阅资料；2. 遵守课程设计时间安排；3. 按时上机，认真调试程序；4. 认真书写报告。三、设计题目已知单位反馈系统开环传递函数如下：试设计滞后校正环节，使其校正后系统的静态速度误差系数系统阻尼比=0.307绘制校正前后系统的单位阶跃响应曲线，开环Bode图和闭环 Nyquist图。四、课程设计的主要内容，根据算出的数据可以确定校正函数，由校正函数和原函数得到校正后的函数，然后验证所求结果。二）、设计的主要步骤及其程序与结果在校正函数的求解中有多种方法，可由自动控制原理书中的知识求解，也可由查阅资料的 Matlab中的函数方式求的。计算方法求解校正传函：的值，然后根据 Bode图求解
3、出，然后根据公式求2.80.8OkGss ss精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 9 页个人资料整理仅限学习使用出B，T。G=tf(num,denz,p,k=tf2zp(num,denGc=feedback(G,1figure(1mag,phase,w=bode(Gmargin(mag,phase,wfigure(2nyquist(Gcfigure(3rlocus(Gfigure(4step(Gc2. 由原函数的 Bode图可得 =0.7,由k、求得校正函数为：程序如下：wc=0.7k0=2n1=1-150-100-5005
4、0Response: untitled1Frequency (rad/sec): 0.702Magnitude (dB): 5.35Magnitude(dB)10-210-1100101102-270-225-180-135-90Response: untitled1Frequency (rad/sec): 0.692Phase (deg): -145Phase(deg)Bode DiagramGm = 6.12 dB (at 1.5 rad/sec) , Pm = 17.7 deg (at 1.03 rad/sec)Frequency (rad/sec)精选学习资料 - - - - - -
5、- - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 9 页个人资料整理仅限学习使用d1=conv(conv(1,0,0.25,1,1,1。na=polyval(k0*n1,j*wc。da=polyval(d1,j*wc。g=na/da。g1=abs(g。h=20*log10(g1。beta=10(h/20。t=1/(0.1*wc。bt=beta*t。Gc=tf(t,1,bt,1 执行结果如下 : wc = 0.7000 k0 = 2 n1 = 1 Transfer function: 14.29 s + 1 - 32.94 s + 1 3，由以上所求的的校正传函与原函数可以求出
6、校正后的开环传函及其闭环传函，校正后的系统及其图像如下：程序如下：num=14.29,1。den=32.94,1。G=tf(num,dennum=4den=conv(1,0,conv(1,2.8,1,0.8Gc=tf(num,denGGc=G*Gc精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 9 页个人资料整理仅限学习使用A=feedback(Gc,1B=feedback(GGc,1z,p,k=tf2zp(num,denfigure(1step(A,Bgridholdonfigure(2rlocus(Gc,GGc%gridholdon
7、figure(3nyquist(A,B%gridholdonfigure(4bode(Gc,GGcgridgtext( 校正前的 gtext( 校正后的 figure(5mag,phase,w=bode(Gcgridmargin(mag,phase,w。figure(6mag,phase,w=bode(GGcgridmargin(mag,phase,w。执行结果如下: 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 9 页个人资料整理仅限学习使用由上图可知，校正前的超调量为60.3% ，校正后的超调量为 36.2% 由上图知，校正前的调
8、整时间为24s, 校正后的为 16.5s 。Step ResponseTime (sec)Amplitude02040608010012000.20.40.60.811.21.41.61.8System: BPeak amplitude: 1.36Overshoot (%): 36.2At time (sec): 4.86System: APeak amplitude: 1.6Overshoot (%): 60.3At time (sec): 3.13Step ResponseTime (sec)Amplitude02040608010012000.20.40.60.811.21.41.61.
9、8System: BSettling Time (sec): 16.5System: ASettling Time (sec): 24精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 9 页个人资料整理仅限学习使用由上图知，校正前的上升时间为1.14s,校正后的上升时间为 1.9s ，系统校正后反响时间相比校正前变长。Step ResponseTime (sec)Amplitude02040608010012000.20.40.60.811.21.41.61.8System: BRise Time (sec): 1.9System: AR
10、ise Time (sec): 1.14Root LocusReal AxisImaginaryAxis-12-10-8-6-4-2024-8-6-4-202468System: GGcGain: 4.09Pole: -0.0053 + 1.41iDamping: 0.00377Overshoot (%): 98.8Frequency (rad/sec): 1.41System: GGcGain: 4.49Pole: 0.017 - 1.46iDamping: -0.0116Overshoot (%): 104Frequency (rad/sec): 1.46精选学习资料 - - - - -
11、- - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 9 页个人资料整理仅限学习使用由上图知，校正前系统系统临界稳定，校正后系统稳定且稳定性很好。离五、课程设计的心得与体会-150-100-50050Magnitude(dB)10-210-1100101102-270-225-180-135-90Response: untitled1Frequency (rad/sec): 1.03Phase (deg): -162Phase(deg)Bode DiagramGm = 6.12 dB (at 1.5 rad/sec) , Pm = 17.7 deg (at 1.03 rad/
12、sec)Frequency (rad/sec)-150-100-50050100Magnitude(dB)10-310-210-1100101102-270-225-180-135-90Response: untitled1Frequency (rad/sec): 0.59Phase (deg): -142Phase(deg)Bode DiagramGm = 12.8 dB (at 1.45 rad/sec) , Pm = 36.8 deg (at 0.604 rad/sec)Frequency (rad/sec)精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - -
13、- - -第 8 页，共 9 页个人资料整理仅限学习使用在系统的校正后结果验证过程中，k(原开环传函的增益 的取值为 k13.44。在校正中不断实验k 值的过程中， K 值不但影响原函数的闭环传函阶跃响应的稳定性而且影响Nyquist 曲线的稳定性 随着 k 值的增大阶跃响应越来越不稳定，Nyquist 曲线也不稳定 k 值越大距离 -1,j0）点的位置越近当k 值增大时可包含-1,j0）点）。在校正函数的求解中 其中影响阶跃响应的反应速度，超调量，调节时间当变大的时候超调量增加但是调整时间变长且Nyquist 变的不稳定， K 值减小的时候会导致阶跃响应不稳定，而Nyquist 右移，增加阶
14、跃函数稳定，但是各个性能变差； Nyquist 则范围变大。在自动控制原理的课程设计中，运用到了MATLAB的基础知识和一些在拓展书上的知识。其中很多的函数不明白是什么意思，而且不懂的怎么运用。在不断的查阅资料，向老师的请教慢慢懂得了这些函数。在课设中学到了很多平时在课本上学不到的东西，在查阅资料中不断丰富着自己的知识，在课设中不断锻炼自己的动手和动脑能力，以及和同学之间的团队的配合。为自己在后来的学习中奠定了基础。六、参考文献【】自动控制原理胡寿松编著科学出版社【】控制系统设计与仿真李宜达编著清华大学出版社【】控制系统仿真与计算机辅助设计薛定宇编著机械工业出版社【4】MATLAB7 辅助控制系统设计与仿真飞思科技产品研发中心电子工业出版社【5】MATLAB语言与自动控制系统设计魏克新等机械工业出版社【6】基于 MATLAB7.x 的系统分析与设计控制系统楼顺天等西安电子科技大学出版社【7】 MATLAB 7.x 张亮，郭仕剑，王宝顺，贺兴华. 系统建模与仿真. 北京：2006 【8】高嵩. 自动控制理论实验与计算机仿真. 长沙： 2004 【9】王正林，王胜开，陈国顺.MATLAB/Simulink与控制系统仿真 .北京： 2005 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页，共 9 页
