哈工大自动控制原理大作业_4.docx

哈工大自动控制原理大作业自动控制原理大作业一、设计任务书考虑图中所示的系统。要求设计一个校正装置，使得稳态速度误差常数为，相位裕度为，幅值裕度大于或等于8分贝。利用MATLAB画出-14秒50°已校正系统的单位阶跃响应和单位斜坡响应曲线。二、设计经过1、人工设计1、数据计算由图可知，校正前的开环传递函数为：0222s+0.10.025(20s1)G=0.1(s0.14)(1)44sssss+=+其中按频率由小到大分别含有积分环节和放大环节，-20dB/dec；一阶微分环节，0dB/dec;振荡环节，10.05/wrads=，-40dB/dec;稳态速度误差：22/wrads=。显然，此时的相022s+0.1e()lim(s)lim0.025(s0.14)sssssGsss=+位裕度和稳态速度误差都不知足要求。为知足题目要求，能够引入超前校正，提高系统的相位裕度和稳态速度误差。lng2、校正装置传递函数1、稳态速度误差常数确实定为使稳态速度误差常数为,设参加的开环放大倍数为k,参加-14秒校正装置后的稳态速度误差知足：11e()4k0.025kssv=解得K=160；将K=160带入，对应的传递函数为：0222s+0.14(20s1)G(s)=1600.1(s0.14)(1)44sssss+=+则校正前参加k=160的放大倍数后幅值穿越频率：，相位裕度：；018.00/cwrads=o00.1631cr=2、校正装置确实定这里采用超前补偿，由前面算得k=160，故设参加的校正装置传递函数为：111G(s)T1caTss+=+设计后要求,则；o=50o0-=500.163149.8369oo-=知足：a01sin49.83691aa-=+解得：=7.33，取=8.aa取作为第一个转折频率，取第二1010/18.00/cwradswrads=o11121110.11G(s)1T10.012511csaTswssssw+=+校正后的传递函数为：0222s+0.10.11160(2s0.1)(0.11)G(s)=G(s)G(s)=160(s0.14)0.01251(s0.14)(0.01251)ecssssssss+=+3、系统校正前后bode图手工绘制的bode图如下：4、性能指标验算数据设计好后的网络传递函数相关数据如下：幅值穿越频率：c31.39/wrads=相位裕度：2=180-90-arctan(0.0125*31.39)+arctan(0.1*31.39)+arctan(20*31.39)0.1*31.39-arctan50.997650431.39oo=>-幅值裕度：gk稳态速度误差：111e()=4k0.025k0.025*160ssv=可见设计的补偿网络有效的提高了相位裕度，并且知足稳态误差要求。2、计算机辅助设计1、simulink仿真框图在simulink环境中仿真得如下结果：图12、bode图借助matlab语言画出校正前的bode图：图2校正后的传递函数函数为：2160(2s0.1)(0.11)G(s)(s0.14)(0.01251)essss+=+幅值穿越频率：c31.39/wrads=相位裕度：50.9976o=幅值裕度：gk稳态速度误差：e()4ss=知足设计要求。五、设计后的心得体会通过此次设计，加深了我对系统补偿网络的理解，十分是在超前补偿部分，对怎样快速的选择校正后的有了一定的体会。电路的仿真部分，cw使我对mathlab的基本应用函数有了一定的了解。固然这次设计花费了很多时间，但收获同样是很丰富的。六、参考文献（自动控制原理）（matlab自动控制原理设计及仿真）