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自动控制原理大作业Harbin Institute of Technology自动控制原理设计论文课程名称： 自动控制原理 设计题目： 液压伺服系统校正 院 系： 测控技术与仪器系 班 级： 设 计 者： 学 号： 指导教师： 设计时间： 哈尔滨工业大学自动控制原理大作业一、 设计任务书考虑图中所示的系统。要求设计一个校正装置，使得稳态速度误差常数为，相位裕度为50，幅值裕度大于或等于8分贝。利用MATLAB画出已校正系统的单位阶跃响应和单位斜坡响应曲线。二、 设计过程1、 人工设计1）、数据计算由图可知，校正前的开环传递函数为：其中按频率由小到大分别含有积分环节和放大环节，-20dB/dec；一阶微分环节，0dB/dec;振荡环节，-40dB/dec;稳态速度误差： 。显然，此时的相位裕度和稳态速度误差都不满足要求。为满足题目要求，可以引入超前校正，提高系统的相位裕度和稳态速度误差。2）、校正装置传递函数（1）、稳态速度误差常数的确定为使稳态速度误差常数为,设加入的开环放大倍数为k,加入校正装置后的稳态速度误差满足： 解得K=160；将K=160带入，对应的传递函数为：则校正前（加入k=160的放大倍数后）幅值穿越频率：，相位裕度：；（2）、校正装置的确定这里采用超前补偿，由前面算得k=160，故设加入的校正装置传递函数为： 设计后要求,则；满足：解得：=7.33，取=8.取作为第一个转折频率，取第二个转折频率为；在伯德图上过3rad/s处做斜率为-20dB/dec的线。经计算，此时的幅值穿越频率，得到校正装置的传递函数为：校正后的传递函数为：3）、系统校正前后bode图手工绘制的bode图如下：4）、性能指标验算数据设计好后的网络传递函数相关数据如下：幅值穿越频率：相位裕度：幅值裕度：稳态速度误差：可见设计的补偿网络有效的提高了相位裕度，并且满足稳态误差要求。2、 计算机辅助设计1）、simulink仿真框图在simulink环境中仿真得如下结果：图（1）2）、bode图借助matlab语言画出校正前的bode图： 图（2）画出校正后的bode图:图（3）校正前后及校正网络的bode图： 图（4）3）、阶跃响应曲线校正前阶跃响应曲线图（5）校正后阶跃响应曲线图（6）4）、性能指标要求的其他曲线校正前后的斜坡响应曲线： 图（7）三、 校正装置电路图其中，。四、 设计结论校正后的传递函数函数为：幅值穿越频率：相位裕度：幅值裕度：稳态速度误差：满足设计要求。五、 设计后的心得体会通过此次设计，加深了我对系统补偿网络的理解，特别是在超前补偿部分，对如何快速的选择校正后的有了一定的体会。电路的仿真部分，使我对mathlab的基本应用函数有了一定
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