中北大学信息商务学院自动化专业自控原理课程设计书.docx

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2.5S，可以求出开环传递系数K由公式求出阻尼比范围小于0.69，在此特取阻尼比为0.6。故可知振荡频率=3.93。故可求出K=15.4。分别取K为1，5，10，15如下，分析系统 num=1; den=1,10,0; g1=tf(num,den); n,d=pade(0.36,2); g2=tf(n,d); g=g2*g1; G=feedback(g,1); step(G); C=dcgain(G)C = 1 c,t=step(G); plot(t,c) grid Y,k=max(c); percentovershoot=100*(Y-C)/Cpercentovershoot = -0.1940 num=5; den=1,10,0;g1=tf(num,den); n,d=pade(0.36,2);g2=tf(n,d);g=g2*g1;G=feedback(g,1);step(G);C=dcgain(G)C = 1 c,t=step(G);plot(t,c)gridY,k=max(c);percentovershoot=100*(Y-C)/Cpercentovershoot = -0.3039 num=10; den=1,10,0; g1=tf(num,den); n,d=pade(0.36,2); g2=tf(n,d); g=g2*g1; G=feedback(g,1); step(G); C=dcgain(G)C = 1 c,t=step(G); plot(t,c) grid Y,k=max(c); percentovershoot=100*(Y-C)/Cpercentovershoot = 2.0191 num=15; den=1,10,0;g1=tf(num,den); n,d=pade(0.36,2);g2=tf(n,d);g=g2*g1;G=feedback(g,1);step(G);C=dcgain(G)C = 1 c,t=step(G);plot(t,c)grid Y,k=max(c);percentovershoot=100*(Y-C)/Cpercentovershoot = 18.4323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 num=10; den=1,10,0; g1=tf(num,den); n,d=pade(0.36,2); g2=tf(n,d); g=g2*g1; G=feedback(g,1); step(G); C=dcgain(G); c,t=step(G); plot(t,c); grid Y,k=max(c); percentovershoot=100*(Y-C)/Cpercentovershoot =2.0191校正前伯德图 num=10;den=1,10,0;g1=tf(num,den); n,d=pade(0.36,2);g2=tf(n,d);g=g2*g1;G=feedback(g,1); bode(num,den); num=10;den=1,10,0;g1=tf(num,den); n,d=pade(0.36,2);g2=tf(n,d);g=g2*g1;G=feedback(g,1);bode从伯德图中可以看出校正前相角裕度=31.3校正前奈式图 num=10;den=1,10,0;g1=tf(num,den); n,d=pade(0.36,2);g2=tf(n,d);g=g2*g1;G=feedback(g,1); nyquist(G);校正前更轨迹图 num=10;den=1,10,0;g1=tf(num,den); n,d=pade(0.36,2);g2=tf(n,d);g=g2*g1;G=feedback(g,1);rlocus(G)校正前零点极点分布图 num=10;den=1,10,0;g1=tf(num,den); n,d=pade(0.36,2);g2=tf(n,d);g=g2*g1;G=feedback(g,1); pzmap(G);校正前系统分析 G=tf(10,conv(1,0,1,10); Gm,Pm,Wcg,Wcp=margin(G)Gm = InfPm = 84.3180Wcg = InfWcp = 0.9950校正前系统响应图校正前系统图校正前系统仿真图校正前Gm幅值裕量无穷大，且相角裕量高达84.3180，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=0.995rad/s,校正后相角裕度=89.3 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和相角裕度。这步通过MATLAB能求出。（2）确定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已提出要求，为充分利用网络最大超前相，则可选定。 从而求出a a=即可求出a，最后在校正前系统L()曲线上计算出L()=-10所对应的频率，就是校正后系统的幅值穿越频率，且。（3）确定校正装置的传递函数。=算出T，并以此写出校正装置应具有的传递函数为。（4）检验校正后的系统是否满足要求的性能指标。开环增益K=10，校正前系统的幅值穿越频率=0.995rad/s,校正后相角裕度=89.3由校正前伯德图可以得出校正前相角裕度=31.3，计算得Wm=205rad/s,a=17.2T=0.00118，所以Gc(s)=1=0.02030s/1+0.00118s采用超前校正方法。校正后的系统分析校正后系统图以及仿真图23校正后阶跃响应图 num=10; den=1,10,0; g1=tf(num,den); n,d=pade(0.36,2); g2=tf(n,d); g3=g2*g1;g4=tf(0.02030,1,0.00118,1); G=g3*g4; step(G); grid校正后系统伯德图 num=10; den=1,10,0; g1=tf(num,den); n,d=pade(0.36,2); g2=tf(n,d); g3=g2*g1;g4=tf(0.02030,1,0.00118,1); G=g3*g4; bode(G); grid校正后系统根轨迹图 num=10; den=1,10,0; g1=tf(num,den); n,d=pade(0.36,2); g1=tf(num,den); n,d=pade(0.36,2); g2=tf(n,d); g3=g2*g1;g4=tf(0.02030,1,0.00118,1); g=g3*g4; G=feedback(g,1); rlocus(G); grid校正后系统奈氏图 num=10; den=1,10,0; g1=tf(num,den); n,d=pade(0.36,2); g2=tf(n,d); g3=g2*g1;g4=tf(0.02030,1,0.00118,1); G=g3*g4; nyquist(G); grid校正后系统零极点图 num=10; den=1,10,0; g1=tf(num,den); n,d=pade(0.36,2); g2=tf(n,d); g3=g2*g1;g4=tf(0.02030,1,0.00118,1)； G=g3*g4; pzmap(G); grid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 MATLAB，但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MATLAB这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MATLAB中都有自己的工具箱。比如：控制系统，神经网络，模糊逻许多的专业领域在MATLAB中都有自己的工具箱。这对于我学