哈工大自动控制原理大作业

赂甯It7玄上•挈HarbinInstituteofTechnology牌程设计讹明书（论文）瞟程名秫：自控控制原理大作业役计题目：控制系统的矫正院系:：自动化测豉与控制系:班级:谈计者:学号:指导教师:强蹙谈计时间:

2016.12.21哈尔滨工业大学题目88.在德国柏林，磁悬浮列车已经开始试验运行，长度为1600m的M-Bahn号实验线路系统代表了目前磁悬浮列车的发展水平。自动化的磁悬浮列车可以在较短的时间内正常运行，而且具有较高的能量利用率。车体悬浮控制系统的框图模型如图8所示，试设计一个合适的校正网络，使系统的相位裕度满足45。EyE55。，并估算校正后系统的阶跃响应。R(s)输入指令R(s)输入指令Y(s)悬浮高度图8题8中磁悬浮列车悬浮控制系统一、人工设计利用半对数坐标纸手工绘制系统校正前后及校正装置的Bode图，并确定出校正装置的传递函数。验算校正后系统是否满足性能指标要求。1)未校正系统的开环频率特性函数应为：1Go°&)=s2(s+1O)2）未校正系统的幅频特性曲线图如下:60-80°1040200-20-40-60101010°60-80°1040200-20-40-60101010°102由图中可以得出：a)c=^lK=0.316rad/s对应的相位裕度为：Y(M)=180°-180°-arctan=-1.81°3)超前校正提供0(m)=50。—=s讥50。 解得a=7.5a+1—lOlga=-8.75dB,得到3m=0.523rad/s-=y/aa)m=1.43rad/s^—=O.19rad/sT m aT7)Gc(s)l+0.7s1+S.3s7)Gc(s)l+0.7s二、计算机辅助设计利用MATLAB语言对系统进行辅助设计、仿真和调试g=tf(l,[1100Oj);gc=tf([5.31],[0.71]);ge=tf([5.3l]fconv([0.71],[11000]));bode(g,gc,ge):grid1egendCuncompensated','compensator','compensated')[kg,r,wgfwc]=margin(ge)BodeDiagram100o00-1(mp)①P2C6BZBodeDiagram100o00-1(mp)①P2C6BZ-27010'2W110° 101 102 103Frequency(rad/s)oooooo9982-1・■(6①p)①seed系统校正前后及校正装置的Bode图：性能指标：kg=18.3027r=47.0334wg=3.4822wc=0.5273满足题目要求。

Simulink仿真:plot(ScopeData(:,1),ScopeData(:,2))titie("StepResponse');xlabelCt/sf)ylabelCyf)由图可以得出:tp=549sts=13.lsop=30.7%三、矫正装置电路图四、设计结论根据题目要求，设计了%(s)=W*对原系统进行矫正，矫正后的相JLJvz•/2>位裕度为4P满足了45°<y<55。的要求。校正后由系统阶跃响应求出=5.49sts=13.Isap=30.7%。五、设计后心得体会通过本次大作业，学会了在自动控制中应用MATLAB/SIMULINK辅助设计，并且将课程中学到的知识在具体场景中的应用，更加深化对系统矫正知识的理解