自動控制課程設(shè)計滯后環(huán)節(jié)校正

1、<p><b>　　自動控制課程設(shè)計</b></p><p><b>　　一、課程設(shè)計題目：</b></p><p>　　已知單位反饋系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)如下：</p><p>　　試設(shè)計滯后校正環(huán)節(jié)，使其校正后系統(tǒng)的靜態(tài)速度誤差系數(shù)，系統(tǒng)阻尼比，繪制校正前后系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)曲線，開環(huán)Bode圖和閉環(huán)Nyquist

2、圖。</p><p><b>　　二、課程設(shè)計目的</b></p><p>　　通過課程設(shè)計使學(xué)生更進(jìn)一步掌握自動控制原理課程的有關(guān)知識，加深對內(nèi)涵的理解，提高解決實際問題的能力。</p><p>　　理解自動控制原理中的關(guān)于開環(huán)傳遞函數(shù)，閉環(huán)傳遞函數(shù)的概念以及二者之間的區(qū)別和聯(lián)系。</p><p>　　理解在自動控制系

3、統(tǒng)中對不同的系統(tǒng)選用不同的校正方式，以保證得到最佳的系統(tǒng)。</p><p>　　理解在校正過程中的靜態(tài)速度誤差系數(shù)，相角裕度，截止頻率，滯后角頻率，分度系數(shù)，時間常數(shù)等參數(shù)。</p><p>　　學(xué)習(xí)MATLAB在自動控制中的應(yīng)用，會利用MATLAB提供的函數(shù)求出所需要得到的實驗結(jié)果。</p><p><b>　　三、課程設(shè)計內(nèi)容</b><

4、;/p><p>　　1.已知單位反饋系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)如下：</p><p>　　試設(shè)計滯后校正環(huán)節(jié)，使其校正后系統(tǒng)的靜態(tài)速度誤差系數(shù)，系統(tǒng)阻尼比，繪制校正前后系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)曲線，開環(huán)Bode圖和閉環(huán)Nyquist圖。</p><p>　　假定此時的系統(tǒng)的靜態(tài)速度誤差系數(shù)是符合要求的，即： 則有：</p><p>　　下面畫出未校正前系統(tǒng)的對

5、數(shù)頻率特性，如圖所示可知Wc。=1.91rad/s,計算出未校正前的系統(tǒng)的相角裕量</p><p><b>　　=-40.1°</b></p><p>　　相角裕量為負(fù)值，說明未校正系統(tǒng)不穩(wěn)定。</p><p>　　K=13.44,故有；</p><p>　　對原系統(tǒng)進(jìn)行分析，繪制該系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng) &l

6、t;/p><p><b>　　其對應(yīng)的代碼：</b></p><p>　　num=[13.44];</p><p>　　den=[1 3.6 2.24 0];</p><p>　　sys=tf(num,den);</p><p>　　sys1=feedback(sys,1);</p>&

7、lt;p>　　t=0:0.1:45;</p><p>　　step(sys1,t)</p><p><b>　　hold on</b></p><p><b>　　grid</b></p><p><b>　　hold off</b></p><p&g

8、t;　　title('校正前單位階躍響應(yīng)圖')</p><p>　　2)未校正前的根軌跡圖</p><p><b>　　對應(yīng)代碼:</b></p><p>　　num=[13.44];</p><p>　　den=[1,3.6,2.24,0];</p><p>　　rlocus(n

9、um,den);</p><p><b>　　grid;</b></p><p><b>　　3）校正前博德圖</b></p><p><b>　　對應(yīng)代碼：</b></p><p>　　num=[13.44];</p><p>　　den=[1 3.6

10、 2.24 0];</p><p>　　sys=tf(num,den);</p><p>　　margin(sys)</p><p><b>　　hold on</b></p><p><b>　　grid</b></p><p><b>　　hold off<

11、;/b></p><p><b>　　由圖中可得：</b></p><p>　　截止頻率Wc=1.91</p><p>　　相角裕度γ=-11.6</p><p>　　幅值裕度h=-4.44</p><p><b>　　校正前奈斯圖</b></p><

12、;p><b>　　其相應(yīng)代碼：</b></p><p>　　num=[13.44];</p><p>　　den=[1 3.6 2.24 13.44];</p><p>　　nyquist(num,den)</p><p>　　title('校正前奈奎斯特圖')</p><p&g

13、t;<b>　　四、校正裝置設(shè)計</b></p><p><b>　?。?）參數(shù)的確定</b></p><p>　　在系統(tǒng)前向通路中插入一個相位滯后的校正裝置，確定校正裝置傳遞函數(shù)。</p><p>　　；ξ≤0.01；取=30.7°，一般取c()=-6°～-14°</p>&l

14、t;p>　　由=()+c(),取c()=-10°，計算得（）=40.7°，</p><p>　　通過（）可求得=0.597</p><p>　　根據(jù)20lgb+L()=0,確定滯后網(wǎng)絡(luò)參數(shù)b和T：</p><p>　　b=0.127， T=65.95</p><p>　　即校正裝置傳遞函數(shù)為：G=</p>

15、;<p>　　校正后的傳遞函數(shù)為：</p><p><b>　　校正后的單位階躍圖</b></p><p>　　num=[13.44];</p><p>　　den=[1 3.6 2.24 0];</p><p>　　sys1=tf(num,den);</p><p>　　num1=

16、[8.38 1];</p><p>　　den1=[65.95 1];</p><p>　　sys2=tf(num1,den1);</p><p>　　sys3=sys1*sys2;</p><p>　　sys4=feedback(sys3 ,1);</p><p>　　t=0:0.1:45;</p>&

17、lt;p>　　step(sys4,t)</p><p>　　從階躍響應(yīng)圖中可以看到，系統(tǒng)此時穩(wěn)定</p><p><b>　　3）校正后的博德圖</b></p><p><b>　　相應(yīng)代碼;</b></p><p>　　num=[13.44];</p><p>　　d

18、en=[1 3.6 2.24 0];</p><p>　　sys1=tf(num,den);</p><p>　　num1=[8.38 1];</p><p>　　den1=[65.95 1];</p><p>　　sys2=tf(num1,den1);</p><p>　　sys3=sys1*sys2;</p&

19、gt;<p>　　margin(sys3)</p><p><b>　　grid</b></p><p>　　相角裕度=35.5°</p><p>　　幅值裕度=12.5db</p><p><b>　　校正后的奈氏圖</b></p><p><

20、b>　　校正后奈氏圖代碼：</b></p><p>　　num=[112.6272 13.44];</p><p>　　den=[65.95 238.42 151.328 114.867 13.44];</p><p>　　nyquist(num,den)</p><p><b>　　校正后的根軌跡圖</b

21、></p><p><b>　　根軌跡代碼：</b></p><p>　　num=[221.76 13.44];</p><p>　　den=[127.15 458.74 252.416 224 13.44];</p><p>　　rlocus(num,den);</p><p><b

22、>　　grid;</b></p><p><b>　　五、總結(jié)</b></p><p>　　通過這次對控制系統(tǒng)的滯后校正設(shè)計的分析，讓我對串聯(lián)滯后校正環(huán)節(jié)有了更清晰的認(rèn)識，同時也學(xué)會了公式編輯器的基本使用方法，加深了對課本知識的進(jìn)一步理解。</p><p>　　在這次課程設(shè)計的過程中，雖然開始有不少知識不是很了解，但通過查找資

23、料以及咨詢同學(xué)和老師，最后都得到了解決，在尋找答案的過程中，我學(xué)到了很多平時缺少的東西，也使我深深認(rèn)識到認(rèn)真學(xué)習(xí)的重要性，平時看似不起眼的一些知識點在關(guān)鍵時刻卻有著重要的作用。</p><p>　　同時，這次課程設(shè)計讓我接觸到Matlab軟件，用它對控制系統(tǒng)進(jìn)行頻域分析，大大簡化了計算和繪圖步驟，計算機(jī)輔助設(shè)計已經(jīng)成為現(xiàn)在設(shè)計各種系統(tǒng)的主要方法和手段，因此熟練掌握各種繪圖軟件顯得尤為重要。在今后的學(xué)習(xí)中，我會發(fā)揮

24、積極主動的精神，把所學(xué)知識與實踐結(jié)合起來，努力掌握Autocad、Matlab等相關(guān)軟件的使用方法。</p><p>　　在這次課程設(shè)計過程，也讓我深深地體會團(tuán)隊精神的重要性。從課程設(shè)計的入手到最后分析，對于一個人來說可能是個不小的挑戰(zhàn)，注意到每個細(xì)節(jié)更是不易，我們班的各位同學(xué)在獨立思考的基礎(chǔ)上，遇到難題互相幫助，使各種難題得到了解決。</p><p>　　通過這次課程設(shè)計使我懂得了理論與

25、實際相結(jié)合是很重要的，僅有理論知識是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識與實踐相結(jié)合起來，從理論中得出結(jié)論，才能真正為社會服務(wù)，從而提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力。在設(shè)計過程中遇到的問題是很多的，但我想難免會遇到這樣或那樣的問題，同時在設(shè)計的過程中發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，對以前所學(xué)過的知識理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固……通過這次課程設(shè)計之后，一定把以前所學(xué)過的知識重新溫故。</p><p><b>

26、　　六、參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　1《控制系統(tǒng)計算機(jī)仿真與輔助設(shè)計》任興權(quán) 姚建宇 徐心和 馬先 編著 東北工業(yè)出版社</p><p>　　《自動控制原理》孟華 編著 機(jī)械工業(yè)出版社</p><p>　　3、《控制系統(tǒng)設(shè)計與仿真》李宜達(dá) 編著 清華大學(xué)出版社</p><p>　　4、《控制系統(tǒng)仿真與計算