自动控制原理课程设计 (PWM开关放大器驱动控制系统校正装置设计).doc

自动控制原理课程设计题目 PWM开关放大器驱动控制系统校正装置设计专 业 电气工程及其自动化 姓 名 班 级 学 号 指导教师 职 称 副教授 一、设计目的 通过课程设计，在掌握自动控制理论基本原理、一般电学系统自动控制方法的基础上，用MATLAB实现系统的仿真和测试。2、 设计要求收集和查阅有关技术资料，独立完成所承担的设计课题的全部内容，初步掌握设计原则、设计方法、设计步骤、和设计规范的应用；对工程设计方案进行选择和分析；绘制设计图；撰写说明书，具体要求如下：1、根据所学控制理论知识（频域法、根轨迹法等）进行人工设计校正装置，初步设计出校正装置传递函数形式及参数；2、在MATLAB下，用simulink进行动态仿真，在计算机上对人工设计系统进行仿真调试，使其满足技术要求；3、确定校正装置的电路形式及电路参数（选作）；4、完成设计报告。 3、 设计题目某型脉冲宽调（PWM）开关放大器驱动控制系统校正装置设计。已知某型脉冲宽调（PWM）开关放大器驱动控制为单位反馈系统，其开环传递函数为：，使用bode图设计法对系统进行滞后串联校正设计，使系统满足：静态速度误差系数；系统校正后的增益裕量;系统校正后的相角裕量。4、 设计原理所谓校正，就是在系统中加入一些其参数可以根据需要而改变的机构或装置，使系统整个特性发生变化，从而满足给定的各项性能指标。串联校正设计比反馈校正设计简单，也比较容易对信号进行各种必要的形式变化。当一个系统的动态响应是满足要求的，为改善稳态性能，而又不影响其动态响应时，可采用串联滞后校正装置。可增加一对相互靠得很近并且靠近原点的开环零、极点，使系统的开环放大倍数提高倍，而不影响对数频率特性的中、高段特性。串联滞后校正装置还可利用其低通滤波特性，将系统高频部分的幅值衰减，降低系统的剪切频率，提高系统的相角裕量，以改善系统的稳定性和其他动态性能，同时应保持未校正系统在要求的开环剪切频率附近的相频特性曲线基本不变。四、设计步骤1、根据静态速度误差系数确定开环增益;2、利用已确定的开环增益，画出校正前系统的对数频率特性bode图，并求出相角裕量，幅值裕量；3、在bode图上求出未校正系统相角裕量处的频率，作为矫正后系统的剪切频率，用来补偿滞后校正网络处的相角滞后，通常取；4、令未校正系统在处的幅值为，由此确定滞后网络的值；5、确定滞后校正网络的第二个转折频率为；6、校正装置的传递函数为；7、画出校正后系统的bode图，并校验性能指标。若不满足要求，可改变值重新设计。五、设计过程原开环传递函数为 其标准形式为 根据题目静态误差系数 由 可得 故原开环传递函数为 根据 可求得未校正前各参数 使用MATLAB画出准确的bode图num=10; f1=1,0;f2=1,1; f3=0.25,1; den=conv(f1,conv(f2,f3); bode(num,den);其bode图如下图所示：当取时，未校正系统中对应相角裕量时的频率当时，令未校正系统的开环对数幅值为，从而可求出校正装置的参数，即 选取 滞后校正装置的传递函数为 则校正后系统的开环传递函数为 使用MATLAB画出bode图num=10*20.49,1;f1=1,0;f2=1,1;f3=0.25,1;f4=377.22,1;den=conv(f1,conv(f2,conv(f3,f4);bode(num,den);则进行校正后系统的bode图为可得校正后系统参数 与题目所要求符合将校正前后bode图进行比较使用MATLAB num=10; f1=1,0;f2=1,1; f3=0.25,1; den=conv(f1,conv(f2,f3); bode(num,den);Hold onnum=10*20.49,1;f1=1,0;f2=1,1;f3=0.25,1;f4=377.22,1;den=conv(f1,conv(f2,conv(f3,f4);bode(num,den);6、 在MATLAB中，用SIMULINK进行仿真根据题目，输入脉冲信号，则有未校正前仿真结果校正后仿真结果7、 设计体会这一次的自动控制原理课程设计是对本学期自动控制原理所学部分的一次综合应用，设计的过程中，用到了以前各章的知识点，在我一步步解决问题时也遇到了不少麻烦，通过与同学交流，查找各方面资料，终于一一解决。可以说，通过本次课程设计与书本知识的回顾，我对自动控制原理这门课有了更深层次的理解，对于好多以往不清楚的概念，不明就里的话我都重新学习理解，尤其是对我所进行的串联滞后校正这一部分内容的反复研习，感觉受益匪浅。并且真正在实践中体会到了思考、学习的乐趣。在这次的课程设计中我也第一次使用到了MATLAB这一设计软件，通过书本上的介绍，我对MATLAB有了初步的了解，并学会了一些基本的操作，比如画bode图，进行动态仿真。我真切体会到MATLAB功能的强大，但目前我所了解的只是皮毛中的皮毛，需要日后不断地自主学习才能有更深层的掌握，另外，在用WORD进行设计论文的编排中,，我也学习了像公式编辑器等不少新东西，感触颇深。总而言之，这是我第一次进行课程设计，学到了不少实用