自动控制原理--吴江市光易精密仪器有限公司企业实习报告

CHANGZHOU INSTITUTE OF TECHNOLOGY企业实习报告实习单位：吴江市光易精密仪器有限公司 专业名称： 自动化 班 级： 14自动化卓越 学号： 14021106 姓名： 朱靖 指导教师： 张燕红 起止时间： 2017年6月19日2017年6月30日 一、 课程设计的目的及题目31.1课程设计的目的31.2 课程设计的题目3二、课程设计的任务及要求42.1课程设计的任务42.2课程设计的要求4三、 校正装置的设计53.2校正装置的设计5四、系统的根轨迹分析8五、小结与体会10参考文献111、 课程设计的目的及题目 1.1课程设计的目的 1了解控制系统设计的一般方法、步骤。 2掌握对系统进行稳定性分析、稳态误差分析以及动态特性分析的方法，并掌握对系统进行校正的方法。 3掌握利用MATLAB对控制理论内容进行分析和研究的技能。 4 提高分析问题及解决问题的能力。 1.2 课程设计的题目 知单位负反馈系统被控制对象的开环传递函数为:G(s)=K/s(s2+5s+6)试设计串联校正装置使系统满足如下动态 及静态性能指标： （1）要求校正后系统的速度误差系数kv1s-1（1） 相位裕度（435）（2） 截止频率wc（0.10.03）rad/s二、课程设计的任务及要求2.1课程设计的任务根据控制系统期望的性能指标选择合适的校正方式，对原系统进行校正（写清楚校正的过程），使其满足工作要求。然后利用MATLAB编程，对未校正系统和校正后系统的性能进行比较分析，输出仿真结果。2.2课程设计的要求1.根据给定的性能指标选择合适的校正方式对原系统进行校正，使其满足工作要求。要求程序执行的结果中有校正装置传递函数和校正后系统的开环传递函数，校正装置的参数T，的值并设计校正装置的模拟电路。2.绘制系统校正前与校正后的Bode图，计算系统的幅值裕量，幅值穿越频率和相位穿越频率。判断系统的稳定性，并说明理由。3.利用MATLAB函数求出校正前和校正后系统的特征根，并判断其系统是否稳定，为什么？4利用MATLAB作出系统校正前与校正后的单位脉冲响应曲线，单位阶跃响应曲线，单位斜坡响应曲线，分析这三种曲线的关系。求出系统校正前与校正后的动态性能指标以及稳态误差的值，并分析其有何变化。5绘制系统校正前和校正后的根轨迹图，并求其分离点、汇合点及与虚轴交点的坐标和相应点的增益值，得出系统稳定时增益的变化范围。绘制系统校正前与校正后的Nyquist图，判断系统的稳定性，并说明理由。三、 校正装置的设计3.1校正装置的理论值计算 试采用超前校正：校正装置参数的确定，求得结果=18.6 Wc=7.2rad/s 可以看出截止频率Wc符合题目的要求,但是相角裕度小于系统的要求,采用超前校正是不能满足要求。 试采用滞后校正：求得结果=45 Wc=0.46rad/s 可以看出相角裕度能满足系统的要求，但是截止频率Wc不能满足系统的要求。所以应通过两次校正来满足系统要求，采用超前-滞后校正。 根据题目要求，选取Wc=0.09，=40 在待校正系统的对数幅频特性上，选择斜率-20db/dec的交接频率作为校正的频率Wb=2。 Wb的这种选法，可以降低已校正系统的阶次，且可以保证中频区斜率为期望的-20db，并占据较宽的频带。-20lg+L(W”)+20lgTbWC”=0所以=11.1 W=0.13rad/s所以校正装置为Gc=（1=7.69s）（1+0.5s）/（1+85.4s）（1+0.045s） 3.2校正装置的设计 对该系统进行分析，由MATLAB绘制BODE图原系统的bode图该系统的程序为：num6;Den=1 5 6 0;S=tf(num,den);S=tf(num,den);margin(s)执行校正后的Bode图如下：程序为：num=conv（7.69 1,0.5 1）;Den=conv(85.4 1,0.045 1);Sys=tf(num,den);Bode(sys)由图可知： 相角裕度47；截止频率0.128rad/s； 原系统的单位阶跃响应曲线 已知单位反馈系统的开环传递函数为，要求系统校正后的误差系数kv=1s-1所以开环增益k=6，绘制该系统的单位阶跃响应。校正后的单位阶跃响应图如下：该程序如下：Num=conv(7.69 1,3 6);Den=conv(conv(85.4 1,0.045 1),1 5 6);G=tf(num,den);GO=feedback(G,1)Transfer function:23.07s2+49.14s+6/3.843s5+104.7s4+451.s3+540.7s2+55.14s+6四、系统的根轨迹分析4.1原系统的根轨迹：校正前系统的开环传递函数为由传递函数可知，其根轨迹有三条分支，其极点为（0，0），（-2，0），（-3，0）其实轴上的主要根轨迹为（-，-3）和（-2，0）其渐近线交点为（-5/3，0）夹角为/3，解得w=根号6，0 k=30在matlab的命令窗口输入的程序为： num=6; den=conv(1 0,1 5 6); s=tf(num,den); rlocus(s) 4.2校正后的根轨迹：其程序如下； num=conv(7.69 1,3 6); den=conv(conv(85.4 1,0.045 1),1 5 6 0); s=tf(num,den); rlocus(s) 五、小结与体会通过本次两周的试验，利用在企业实习的空闲时间，我完成了此次的企业教学报告。在此期间通过查阅资料和网络，利用MATLAB软件设计了校正系统。我明白了超前校正改变系统性能的过程，超前校正是通过其相位超前特性来改善系统的品质，增大了系统的相位裕度量和截止频率，从而减小瞬态响应的超调量，提高其快速性，超前校正对提高稳态精度作用不大。从校正后的bode图可以看出，校正后提高了系统的相角裕度和稳定性，通过提高系统的频带宽度，提高了系统的响应速度，不会影响系统的稳态性能。参考文献1陈丽兰主编，自动控制原理M，北京：电子工业出版社，20102 黄忠霖编. 自动控制原理的MATLAB实现M.北京：国防工业出版社，2007.3 黄忠霖等编. 控制系统MATLAB计算及仿真M.北京：国防工业出版社，2010.4 程 鹏编.自动控制原理M.北京：高等教育出版社，2010.5 张德丰等编.MATLAB控制系统设计与仿真. 北京：电子工业出版社，2009.6 梅晓榕，庄显义.自动控制原理（第二版），科学出版社，2007.2,148-1767 朱衡君.MATLAB语言及实践教程(第二版).清华大学出版社.2009.8，102-1368 张静.MATLAB在控制系统中的应用.电子工业出版社.2007.68-969 黄忠霖.自动控制原理的MATLAB实现.国防工业出版社.2008.59-8610 邹伯敏. 自动控制原理,机械工业出版社.2006.45-762016-2017 年第二学期自动控制原理企业教学答辩情况记录表二级学院： 电气与光电工程学院 班 级： 14自动化卓越 学 生： 朱靖 学 号： 14021106 主要要求 设计报告 答辩情况记录问题一：超前校正的原理是什么？答：超前校正是通过其相位超前特性来改善系统的品质，增大了系统的相位裕度量和截止频率，从而减小瞬态响应的超调量，提高其快速性，超前校正对提高稳态精度作用不大。问题二：超前校正提高了系统的那些性能指标？答：从校正后