自控课程设计.doc

自动控制理论自动控制理论课程设计任务书题 目频 域 法 校 正学生姓名学号专业班级设计内容与要求一 设计内容第8题：已知单位负反馈系统被控对象的传递函数为，试用Bode图设计方法对系统进行超前串联校正设计，使系统校正后满足：（1） 在单位斜坡信号下的K =10rad/s；（2） 开环系统剪切频率20rad/s。二 设计要求（1） 编程绘制原系统的Bode图，并计算出原系统的幅值裕量及相角裕量；（2） 选择校正方式，进行校正装置的设计，得出相应的校正装置的参数；（3） 编程绘制校正后系统的Bode图，并计算出校正后系统的幅值裕量及相角裕量；（4） 整理设计结果，提交设计报告。起止时间2011 年 12月 日 26至 2011 年 12月 31日指导教师签名年 月 日系（教研室）主任签名年 月 日学生签名年 月 日目 录1 课程设计的题目12 设计思想及内容13 MATLAB中完整的编程14 设计结论105 设计总结12 参考文献131 课程设计的题目第8题： 已知单位负反馈系统被控对象的传递函数为试用Bode图设计方法对系统进行超前串联校正设计，使系统校正后满足：（1）在单位斜坡信号下的K =10rad/s；（2）开环系统剪切频率20rad/s。2 设计思想及内容2.1 设计思想：由题意可知要使校正后的系统满足以下条件： （1） 在单位斜坡信号下k=10rad/s; （2） 校正后的开环系统剪切频率20rad/s。2.2 设计内容：（1） 令满足校正后系统在斜坡信号下的k值为10rad/s则可得被控对象的传递函数为： （2） 做出校正前系统的Bode图和系统阶跃响应曲线，检查是否满足题目要求。（3） 检查校正前系统的频域性能指标是否满足题目要求并观察其阶跃响应曲线的形状3 MATLAB中完整的编程3.1 在程序文件方式下执行如下MATLAB程序clear num=0 0 0 10;den=0.2 1 0 0;sys=tf(num,den) %得到校正前系统的开环传递函数%s1=tf(num,den); figure(1);margin(s1);hold on %作出校正前系统的幅值相角频Bode图%figure(2);sys=feedback(s1,1);step(sys) %作出校正前系统的单位阶跃响应图%3.2 实现用频域法对系统进行串联超前校正设计的完整编程clear num=0 0 10;den=0.2 1 0 0;tf(num,den) s1=tf(num,den); %得到校正前系统的开环传递函数%figure(1);margin(s1);hold on %作出校正前系统的幅值相角频Bode图%figure(2);sys=feedback(s1,1);step(sys) %作出校正前系统的单位阶跃响应图%wc=20;L=bode(s1,wc)Lwc=20*log10(L) %求取校正曲线在wc为20rad/s处的对数幅频曲线的纵坐标值%a=10(0.1*Lwc) %计算出a的值%T=1/(wc*sqrt(a) %计算出T的值%nc=T,1; dc=a*T,1; sysc=tf(nc,dc) %得到校正系统的传递函数%sys=s1*sysc %求得校正后系统的传递函数%figure(3);margin(sys) %绘制出校正后系统的 Bode图及其频域性能% figure(4);sys=feedback(sys,1);step(sys) %绘制校正后系统的单位阶跃响应%3.3 校正前系统的Bode图及其频域性能指标图3-1 未校正系统的 Bode图及频域性能3.4 校正前系统的单位阶跃响应曲线图。图3-2 未校正系统的单位阶跃响应由上图可以看出，系统校正前，剪切频率 = 2.94rad/s 0，则校正后系统的截止角频率c比预选的值要高。如果高出较多，应采用滞后超前校正，如果只是略高一些，则只需核算c点的相角裕量，若满足要求，综合完毕，否则转第3步。如果Lg+Lc0，则实际的c低于预选的c。可将系统的开环增益提高到Lg+Lc=0（即将系统的开环比例系数提高lg-1-(Lg+Lc)/20倍）。5.2 超前校正的主要作用超前校正的主要作用是产生超前相角，可用于补偿系统固有部分在截止角频率c附近的相角滞后，以提高系统的相