一个大功率随动系统的分析.doc

课 程 设 计 任 务 书1设计目的：1、加深对自动控制原理课程中，控制系统校正方法的理解。2、锻炼学生的分析问题，解决问题，查阅资料，以及综合应用知识的能力。2设计内容和要求（包括原始数据、技术参数、条件、设计要求等）：一个大功率随动系统如图所示大功率随动系统R(s)G1(s)C(s)G2(s)G3(s)G4(s)G5(s)其中，自整角机、相敏放大，可控硅功率放大，执行电机，拖动系统，减速器。3设计工作任务及工作量的要求包括课程设计说明书(论文)、图纸、实物样品等：1、画出未校正系统的Bode图，分析系统是否稳定。2、对系统进行超前-滞后串联校正，要求校正后的系统满足指标：（1）在单位斜坡信号输入下，系统的速度误差系数Kv=600s-1（2）相角稳定裕度PM40 （3）系统对阶跃响应的超调量s 50s-1。3、计算校正后系统的剪切频率wcp和-p穿频率wcs4、给出校正装置的传递函数，和相应的校正网络的电路图及参数5、分别画出系统校正前、后的开环系统的奈奎斯特图，并进行分析6、分别画出系统校正前、后的的根轨迹图7、应用所学的知识分析校正器对系统性能的影响（自由发挥）课 程 设 计 任 务 书4主要参考文献：1 王划一主编，自动控制原理，国防工业出版社，2008年6月 2 谢克明主编，自动控制理原理，电子工业出版社，2010年5月3 薛定宇主编，控制系统计算机辅助设计及MATLAB语言及应用，清华大学出版社，1996年6月 4 绪方胜彦著，卢伯英等译，现代控制工程，科学出版社，1981年12月 5 孙德宝主编，自动控制原理，化学工业出版社，2002年7月5设计成果形式及要求：1、做同一个题目的学生，所采用的设计方法或参数不能完全相同。2、设计报告要写出详细的设计步骤和结果，并按照题目要求的顺序书写（手写、打印均可）。6工作计划及进度：2011年 2月 21日 3月3 设计2007年 3 月4 日 答辩系主任审查意见： 签字： 年 月 日1、画出未校正系统的Bode图，分析系统是否稳定。解：.(1) 系统程序代码如下： (2)由开环传递函数可知 P=0 N=1 N=0 R=N-N=-1Z=P-2R=2 所以 开环系统不稳定 2、对系统进行超前-滞后串联校正，要求校正后的系统满足指标：（1）在单位斜坡信号输入下，系统的速度误差系数Kv=600s-1（2）相角稳定裕度PM40 （3）系统对阶跃响应的超调量s 50s-1。解：（1）滞后校正（2）超前校正由图得wc=45rsd/s时，L（wc）=-29.7dB，由-29.7+10lga=0求得a=933.254由w1=wc/a =1.473，w2=a *wc=1374.3；代入公式Gc2（s）= 得超前校正器的传递函数为：Gc2（s）=（3）可得 校正后的传递函数G(s)= 程序运行后由校正后系统的单位阶跃给定响应曲线及其性能指标：超调量M%=35% PM=42.4（满足各项指标）3、计算校正后系统的剪切频率wcp和-p穿频率wcs.解：由图可知 剪切频率wcp=55rad/s和-p穿频率wcs=106rad/s4、给出校正装置的传递函数，和相应的校正网络的电路图及参数解（1）校正后的传递函数G（s）=（2）电路图5、分别画出系统校正前、后的开环系统的奈奎斯特图，并进行分析.解：（1）画出系统校正前、后的开环系统的奈奎斯特图 （2）分析：由图可以看出，校正前是绕（-1，0j）1圈，即R=1，由奈氏判据得，p=0所以Z不等于0，闭环系统不稳定。校正后的奈氏曲线未绕（-1，0j）点，R=0，则Z等于0，闭环系统稳定。6分别画出系统校正前、后的的根轨迹图解： 7、应用所学的知识分析校正器对系统性能的影响（自由发挥）解： 当未校正系统不稳定，且要求校正后系统的响应速度，相角裕度和稳态精度较高时，以采用串联滞后超前校正为宜。超前校正利用其超前校正相位特性，获得系统所需的超前相位量，故可以改善系统稳定裕度，而超前改变稳定裕量较小，有时要采取两次超前