自动控制原理试验三

1、贵州大学实验报告(1)根据问题误差要求，确定开环增益。(2)利用已确定额度开环增益，计算未校正系统的相角裕度r。姓名学号实验组实验时间指导教师尉学军成绩实验项目名称自控系统的校正和计算机辅助设计实验目的1. 巩固串联校正的原理2. 灵活掌握利用 MATLAB进行计算机辅助设计的方法。实验要求根据本实验的特点、要求和具体条件，采用教师简单讲解，学生自己动手操作的形式。学院：电子信息学院专业：电子信息工程班级：电信 111串联超前校正的原理和步骤：1、(3)计算校正后的 wc ,r ，和 校正装置参数 a.如果对校正后系统的截止频率wc已提出要求， 则可选定 wc，在 BODE图上查得未校正系统的

2、 L(wc ). 取 wm= wc,充分利用网络的相角超前的特性，则L(wc )+1olga=0)从而求出超前网络的 a如果对校正后系统的截止频率wc已提出要求，则可从给定的相角裕度出发，通过下式求) m=r-r+ 式中 m为超前校正装置产生的最大超前角,为考虑 r(wcwc ) 所减的角度，般在 50100在利用已经求得的 m求出 a1 sinm1 sin ma=)在未校正系统 BODE图上查得未校正系统的 L(wc ), 充分利用网络的相角超前 的特性，则L(wc )+10lga=0 计算出校正后的截止频率 wc(4 ) 确定校正装置的传递函数 . 校正装置的两个转折频率 w1和 w2可由

3、以下式确定：wcw1= w2= ()aa并以此写出校正装置应具有的传递函数Gc(s)= 1 s/w1 ()1 s/ w22 串联滞后校正的原理和步骤(1) 根据问题误差要求，确定开环增益。(2) 利用已确定的开环增益，画出校正系统的BODE图，计算未校正系统的相角裕度 r和截止频率 wc,h 。(3) 计算校正后的相角裕度 r ，选择已校正系统的 wc 考虑到滞后网络在新的截止频率wc处会产生一定的相角滞后 c(wc ), 因此下式成立：r =r(wc )+ c(wc )() c(wc ) 在确定 wc之前取 -6于是根据上式可以求出相应的 wc 。(4) 根据下述关系式确定后滞后网络参数b

4、和 TL(wc )+10lgb=0=0.1wc () 如果 T过大难以实现， 则可将上式中的系数 0.1 适当加大， 例如在 0.10.25范围内选去，而 c(wc) 得估计值相应在 -6 -14 范围内确定。(5) 校验校正后系统是否满足要求。2)，直到满足给定如果满足要求，校正工作结束；如果不满足要求，重新回到步骤( 的指标要求为止。3 串联综合校正综合校正方法是将性能指标转换为期望开环对数幅频特性，再与未校正系统的开环对数幅频特性比较， 从而确定校正装置的型数和参数， 使用于最小相位系统， 期望对数幅频特性的求法如下：(1)低频段。(2)统带宽根据对系统型别及稳态误差要求，通过性能指标

5、v 和开环增益 K，绘制系统的根据对系统的响应速度和阻尼程度的要求，通过截止频率wc, 相角裕度 r 和系H，中频区特性上下交接频率w2 ，w3，绘制期望的中频段。所用到的公式如下：H=W3W2(3)H1 r= H 1 2= WC2HH13-8)绘制期望特性低、 中频段的衔接频段， 其斜率一般与前后段相差 -20dB/dec, 否则对系统期望的特性有较大的影响。(4) 根据对系统幅值裕度及抑制高频噪音的要求，绘制期望特性的高频段。通常， 为使校正装置简单化， 以便于实现， 一般使期望特性的高频段与未校正系统的高频段斜率完 全一致，或完全重合。(5) 绘制期望特性的中，高频段之间的衔接段，其斜率

6、一般为 -40dB/dec(6) 根据绘制出来的期望特性 bode 图，求出校正后的系统传递函数，并利用 Gc(s)=G (s)/G(s) 其中 G (s) 为校正后的开环传递函数G(s) 为校正前的开环传递函数Gc(s) 为校正装置的开环传递函数。(7) 验证校正后的性能指标。安装 MATLAB的计算机 1 台1、问题的描述首先对将要仿真的对象进行认真的分析，了解对象特性，以便建立数学模型。实验 步 骤2、建立数学模型3、建立仿真模型4、编程5、调试程序6、实验结果分析利用 MATLAB辅助设计一个控制器 , 在完成设计后 , 应进行时域或者频域分析进行验证.( 按照学号排序 ,每5个人一组

7、 ,组内可以讨论 ,但是要独立完成设计 ,程序不得抄袭 .)G(s)=1 已知一个单位负反馈系统的开环传递函数如下：2 , 试设计一个串联补偿装置 , 系统性能要求 : 超调量 %=20%在, 单 s2 (s 1)位输入信号作用下稳态误差 ess=450, 静态速度误差系数试设计一个串联超前补偿装置KV=1000s-1., 系统性3 已知一个单位负反馈系统的开环传递函数如下： G(S)= k2s2(0.2s 1)能要求 : 相角裕度 =350, 静态加速度误差系数4 已知一个单位负反馈系统的开环传递函数如下：kG(S)=s ( 0 . 0 6 2 5 s 1)(0.2s 1)试设计一个串联超前

8、补偿装置Ka=1000s-1.试设计一个串联滞后补偿装置, 系统性, 系统性能要求 : 相角裕度 =450, 幅值裕度 h=17dB,静态速度误差系数 KV=40s-15 已知一个单位负反馈系统的开环传递函数如下：G(S)= k 试设计一个串联滞后补偿装置 , 系统性s(s2 20s 1000)ess=50o, 在单位斜坡信号作用下的稳态误差6 已知一个单位负反馈系统的开环传递函数如下：G(S)= k 试采用串联综合校正设计方法 , 系统性s(0.12s 1(0.02s 1)能要求 :kv=70s-1,ts=1s, %=40o,s(2s 1)并保持原有增益。9 已知一个单位负反馈系统的开环传递

9、函数如下：G(S)= ,k试设计一个串联补偿装置 , 系统性能要求 : 在匀速输入信号作用下稳s(0.5s 1)态误差 ess=0.1, 闭环幅频特性的谐振峰值 Mr 1.5 持原有增益。实验 数 据20212223242526272829305152533455363738S3Yml=jm-y+5;Yn=Ynl*pi/180a= (1+sin (Ym)/ (1-sin (Yu)%计算a的値Lc=20*logl0(mag);ajft=10*logl0(a);x=- (ani/ 20) : %计算训c 1 xl=10;% 计算 wcl x 2=10000/xl 计算和 1 wcl=sqrt (x

10、2)T=l/(vcl*sqrt (?)%计算Iat=a*T;dispCGc的传递函数如下)Gc=tf (at, 1, T, 1 )dispf校正厨的开环传递函数)G3Tl=G* &cdispC校正后系统的幅值裕度hl,相外裕fltyl,相箱穿越频率龍匚梱值穿鰹频率clhl, yl,-wgl, vcl=ntargin(GjFi)dispC由校正后的歩数可知满足性能指标)holdbode (GmJ )2已知一个系统的开环传递函数G(s)=K/(s(0. ls+1) (O.OOls+1)试设计一个串联超前补偿装置系统性能姜求:系统的相角裕度ym=45度,静态速度误差系数Kv=1000/s 解：由系统

11、的开坏传递函数得该系统为1型系统Kv =10001000系统的开环传递函数如下Transfer function:10000.0001 s3 + 0. 101 sA2 + s校正前系统的幅值裕度相角裕度y,相角穿越频率啊幅值穿越频率帆 h =1.0100y =0. 0584wg =100.0000VC =99.4863Ym =0.8716a =7. 5247wcl =165.6238T =0.0022I Gc的传递函数如下Transfer function:0.01656 s + 10.002201 s 4- 1校正后的开环传递函数Transfer function:16.56 s + 10002.201e-007 s4 + 0.0003223+ 0.1032 s2 + s校正后系统的幅值裕度hl,相