中北大学信息商务学院自动化专业自控原理课程设计书

1 中北大学信息商务学院自动化专业自控原理课程设计书 一校正前系统分析 由给定的性能指标超调量小于 5%，调节时间小于 以求出开环传递系数 K 由公式求出阻尼比范围小于 此特取阻尼比为 可知振荡频率c= 故可求出 K=别取 K 为 1， 5， 10， 15 如下，分析系统 ; 1,10,0; g1=tf( n,d=); g2=tf(n,d); g=g2* G=g,1); ); C=) C = 1 c,t=); t,c) Y,k=c); 00*(C 2 ; 1,10,0; g1=tf( n,d=); g2=tf(n,d); g=g2*G=g,1); ); C=) C = 1 c,t=); t,c) Y,k=c); 00*(C 3 0; 1,10,0; g1=tf( n,d=); g2=tf(n,d); g=g2* G=g,1); ); C=) C = 1 c,t=); t,c) Y,k=c); 00*(C 4 5; 1,10,0; g1=tf( n,d=); g2=tf(n,d); g=g2*G=g,1); ); C=) C = 1 c,t=); t,c) Y,k=c); 00*(C 5 由图发现 K 为 15 时超条量小于零不满足性能指标，且系统不稳定，故取 K 为 10得 校正前系统阶跃响应图 0; 1,10,0; g1=tf( n,d=); g2=tf(n,d); g=g2* G=g,1); ); C=); c,t=); t,c); Y,k=c); 00*(C 6 校正前伯德图 0; 1,10,0; g1=tf( n,d=); g2=tf(n,d); g=g2*G=g,1); 7 0; 1,10,0; g1=tf( n,d=); g2=tf(n,d); g=g2*G=g,1); 伯德图中可以看出校正前相角裕度 = 校正前奈式图 0; 1,10,0; g1=tf( n,d=); g2=tf(n,d); g=g2*G=g,1); ); 8 校正前更轨迹图 0; 1,10,0; g1=tf( n,d=); g2=tf(n,d); g=g2*G=g,1); ) 9 校正前零点极点分布图 0; 1,10,0; g1=tf( n,d=); g2=tf(n,d); g=g2*G=g,1); ); 校正前系统分析 G=0,1,0,1,10); m,) m = 10 正前系统响应图校正前系统图 11 校正前系统仿真图 校正前 值裕量无穷大，且相角裕量高达 ，系统的闭环响应是较理想的。 由上边程序得到校正前开环截止频率c=s,校正后 相角裕度 = 设置校正装置 （ 1）利用已确定的开环增益 K，画出校正前系统的开环伯德图，并算出校正前系统的幅值穿越频率c和相角裕度 。这步通过 （ 2）确定m并计算校正装置的参数 a。 利用一下公式：如果对校正后的穿越频率 c已提出要求，为充分利用网络最 大超前相，则可选定 。 0 从而求出 a *ma=可求出 a，最后在校正前系统 L( )曲线上计算出 L( )=对应的频率，就是校正后系统的幅值穿越频率 c，且 。 （ 3）确定校正装置的传递函数。 m= c=出 T，并以此写出校正装置应具有的传递函数为 c 11)( 。 （ 4）检验校正后的系统是否满足要求的性能指标。 12 开环增益 K=10，校正前系统的幅值穿越频率c=s,校正后相角裕度 = 由校正前伯德图可以得出 校正前相角裕度 =计算得 05s,a=所以 Gc(s)=1=+用超前校正方法。 校正后的系统分析 校正后系统图以及仿真图 13 校正后阶跃响应图 0; 1,10,0; g1=tf( n,d=); g2=tf(n,d); g3=g2*g1;g4=,); G=g3* ); 正后系统伯德图 0; 1,10,0; g1=tf( n,d=); g2=tf(n,d); g3=g2*g1;g4=,); G=g3* ); 14 校正后系统根轨迹图 0; 1,10,0; g1=tf( n,d=); g1=tf( n,d=); g2=tf(n,d); g3=g2*g1;g4=,); g=g3* G=g,1); ); 15 校正后系统奈氏图 0; 1,10,0; g1=tf( n,d=); g2=tf(n,d); g3=g2*g1;g4=,); G=g3* ); 16 校正后系统零极点图 0; 1,10,0; g1=tf( n,d=); g2=tf(n,d); g3=g2*g1;g4=,)； G=g3* ); 17 结论 ： 由矫正前后阶跃响应图图明显可以看出（ 1）加入校正装置后，校正后系统的调节时间大大的减小，大大提升了系统的响应速度。（ 2）校正后系统系统的超调量明显减少了，阻尼比增大，动态性能得到改善。（ 3) 校正后系统的上升时间减小很多，从而提升了系统的响应速度。 综上，串入超前校正装置后，明显地提升了系统的动态性能指标，增强了系统的稳定性。满足性能指标。 心得体会： 每个一课程设计都是一个挑战！ 这次的课程设计也不例外。虽然不少课本上有 提到过 是我们从来都没用过，所以得从头开始学习如何使用这个个软件 。而自动原理的知识学了之后也忘得差不多，又得重新复习相关的内容。所已以做完这次验设计不仅让我重新学习了自动控制原理的一些理论知识同时也让我学会如何应用 个强大的计算功能去理论与实际相结合。通自动控制领域在 都有自己的工具箱。比如：控制系统，神经网络，模糊逻许多的专业领域在 都有自己的工具箱。这对于我学习自动化专业知识有着重要的作用。在以后的学习中，可以多利用 强大计算功能来解决一些复杂的运算，以及解决自己在自动