自动控制原理课设1.docx

自动控制原理课程设计报告学院：班级：姓名： 学号：地点：指导教师： 目录一 设计题目.3二 设计目的.3三 设计内容.33.1设计思路.33.2计算数据 .33.2.1数据确定.33.2.2求超前环节的函数.53.2.3将G(s)加入传函得.53.2.4.未校正前系统的闭环传函为.53.2.5.校正后系统的闭环传函为.5四实现与验证编程.54.1制出校正后的bode图.54.2未校正的闭环奈氏图.64.3校正后的闭环奈氏图.74.4单位阶跃响应曲线.84.5校正后的单位阶跃响应.9五课程设计总结.10六参考文献.11自动控制原理课程设计一 设计题目：已知单位反馈系统开环传递函数如下：试设计超前校正环节，使其校正后系统的静态速度误差系数，相角裕度为45度，并绘制校正前后系统的单位阶跃响应曲线，开环Bode图和闭环Nyquist图。二 设计目的：1.通过课程设计使学生更进一步掌握自动控制原理课程的有关知识，加深对内涵的理解，提高解决实际问题的能力。2.理解自动控制原理中的关于开环传递函数，闭环传递函数的概念以及二者之间的区别和联系。3.理解在自动控制系统中对不同的系统选用不同的校正方式，以保证得到最佳的系统。4.理解在校正过程中的静态速度误差系数，相角裕度，截止频率，超前(滞后)角频率，分度系数，时间常数等参数。5.学习MATLAB在自动控制中的应用，会利用MATLAB提供的函数求出所需要得到的实验结果。6.从总体上把握对系统进行校正的思路，能够将理论操作联系实际、运用于实际。三 设计内容：3.1设计思路：超前校正装置具有相位超前作用,它可以补偿原系统过大的滞后相角，从而增加系统的相角裕度和带宽，提高系统的相对稳定性和响应速度。超前校正通常用来改善系统的动态性能，在系统的稳态性能较好而动态性能较差时，采用超前校正可以得到较好的效果。3.2计算数据3.2.1数据确定程序如下：num=6;den=conv(0.1 1,0.3 1) 0;sys=tf(num,den);margin(sys);gm,pm,wg,wp=margin(sys)输出结果：待校正系统的bode图h =2.2222 %未校正系统的幅值裕度hr =21.2373 %未校正系统的相角裕度rwx =5.7735 %未校正系统的穿越频率wxwc =3.7373 %未校正系统的截止频率wc相角裕度小于45度，需要校正试选取m=c=5.66,L(c)= L(m)=-6.610lga=6.6a=4.57m=arcsina-1a+1=39.9=39.945c=5.66不符合要求，增大c值试选取m=c=6.5,L(c)= L(m)=-9.0710lga=9.07a=8.07m=arcsina-1a+1=51.21(c)=-5=m+(c)=46.2145，达到要求。3.2.2求超前环节的函数T=1ma=0.0542aG(s)=1+aTs1+Ts=1+0.4371s1+0.0542s3.2.3将G(s)加入传函得G（s）=k（1+0.4371s）s1+0.0542s0.1s+1（0.3s+1）3.2.4.未校正前系统的闭环传函为 Gs=60.03 s3+ 0.4 s2+ s+ 63.2.5.校正后系统的闭环传函为G（s）2.6226s+6 0.001626s4+0.05168s3+0.4542s2+3.6226s+6 四 实现与验证编程：4.1制出校正后的bode图输入程序：num=6*0.4371 1;den=conv(0.0542 1 0,conv(0.1 1,0.3 1);sys=tf(num,den);margin(sys);printsys(num,den);gm,pm,wg,wp=margin(sys)4.2未校正的闭环奈氏图输入程序：num1=6;den1=conv(0.1 1,0.3 1) 0;numh=1;denh=1;num,den=feedback(num1,den1,numh,denh,-1);printsys(num,den);nyquist(num,den);grid4.3校正后的闭环奈氏图输入程序：num=6*0.4371 1;den=conv(0.0542 1 0,conv(0.1 1,0.3 1);numh=1;denh=1;num,den=feedback(num1,den1,numh,denh,1);printsys(num,den);nyquist(num,den);grid4.4单位阶跃响应曲线输入程序：num1=6;den1=conv(0.1 1,0.3 1) 0;numh=1;denh=1;num,den=feedback(num1,den1,numh,denh,-1);printsys(num,den);step(num,den);grid4.5校正后的单位阶跃响应输入程序：num1=6*0.4371 1;den1=conv(0.0542 1 0,conv(0.1 1,0.3 1);numh=1;denh=1;num,den=feedback(num1,den1,numh,denh,-1);printsys(num,den);step(num,den);grid由单位阶跃响应图可以明显的得出以下结论：1.加入超前校正装置后，校正后系统的调节时间大大减小，这在一定程度上提升了系统的响应速度；2.校正后系统的超调量明显减少，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少很多，从而也在一定程度上提升了系统的响应速度。所以加入串联超前校正装置后系统性能明显提升。五 课程设计总结：这次的课程设计，虽然开始的时候不知道从何入手，该怎么样达到要求，完成设计，但是经过一步步的摸索和总结，最后总算完成了这次任务。这次基础强化训练主要是让我们学习MATLAB在自动控制原理方面的应用。经过了这次实际动手操作，我也发现了自己的很多不足。但是通过自己的动手动脑，既增加了知识，又给了我专业知识以及专业技能上的提升，我也会更加努力，认真学习，争取在以后的课程中做得更好！六 参考文献：1孟华.自动控制原理.北京：机械工程社版社,20072梅志红，杨万铨.MATLAB程序设计基础及其应用.北京：清华大学出版社,2005