自动控制原理 课程设计报告 范文.docx

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1、自动控制原理 课程设计报告 范文 目录 一、课设的任务与要求 (1) I、课设的题目与问题 (1) II课设的范化要求 (1) 二、设计正文 (2) I、第一问 (3) 1-1 题目的处理 (3) 1-2 题目的代码 (3) 1-3 运行的的结果 (3) 1-4 比较 (4) II 、第二问 (4) 2-1 题目的处理 (5) 2-2 题目的代码 (5) 2-3 运行的结果 (5) K0 (6) K0 (17) Kc 。 4.2设计串联校正满足下列性能指标 （1）在单位斜坡信号t t r =)(作用下，系统的稳态误差005.0ss e ； （2）系统校正后，相位裕量045)(c 。 （3）系统

2、校正后，幅值穿越频率50 c 。 II 课设的范化要求 单位阶跃响应时域指标的分析：绘制系统的单位阶跃响应曲线，利用曲线计算系统单位阶跃响应的时域性能指标，包括上升时间，峰值时间，调节时间，超调，振荡次数 根据Matlab 相关命令绘制系统的根轨迹，通过根轨迹分析系统的稳定性 根据Matlab 相关命令绘制系统的Nyquist 图和Bode 图，由图分析系统的稳定性及稳定裕度 按如下步骤，利用频率域串联校正方法对系统进行的串联校正设计： （2）根据求得的值，画出校正前系统的Bode图，并计算出幅值穿越频率、相位裕量(要求利用MATLAB软件编程进行辅助设计),以检验性能指标是否满足要求。若不满

3、足要求，则执行下一步； （3）画出串联校正结构图，分析并选择串联校正的类型（超前、滞后和滞后-超前校正）。（若可以采用多种方法，分别设计并进行比较） （4）确定校正装置传递函数的参数； （5）画出校正后的系统的Bode图，并校验系统性能指标(要求利用MATLAB软件编程进行辅助设计)。若不满足，跳到第（4）步。否则进行下一步。 （6）提出校正的实现方式及其参数。（要求实验实现校正前、后系统并得到的校正前后系统的阶跃响应） （7）若采用不同串联校正方法进行设计，比较不同串联校正方法的特点。（稳定性、稳态性能、动态性能和实现的方便性的比较） 二、设计正文 I、第一问 1-1 题目的处理 设 K =

4、 10 时 K* = 100 GK = 100/s(s+1) G = 100/s2+10s+100 1-2 题目的代码 在MATLAB 中运行以下代码： GK = tf(100,1 10 0); G = tf(100,1 10 100); step(G) Wn = 10; Kexi = 10/(2*Wn); Beta = acos(Kexi); Wd = Wn*sqrt(1-Kexi2); Tr = (pi-Beta)/Wd; Tp = pi/Wd; Ts = 4.4/(Kexi*Wn); Ct = exp(-pi*Kexi/sqrt(1-Kexi2)*100; 1-3 运行的的结果 Tran

5、sfer functionG : 100 - s2 + 10 s + 100 Wn = 10 Kexi = 0.5000 1.0472 Wd = 8.6603 Tr = 0.2418 Tp = 0.3628 Ts = 0.8800 Ct = 16.3034 Step Response Time (sec) A m p l i t u d e 1-4 比较 以上数据与图中数据相吻合 II 、第二问 2-1 题目的处理 GK = K* - s2 + 10 s 分K* 0 和K* 0 时； num = 1; den = 1 10 0; rlocus(num,den); K p = rlocfind

6、(num,den) title(ROOT LO CUS); K* 0 -6-4 -2 2 4 6 R OOT LOC U S R eal Axis I m a g in a r y A x is K 0 即K 0可满足系统稳定； 由图可看出 K* 0 时 ,系统都稳定 故设 K = 10 , K* = 100; 则 GK = 100/s(s+10); 3-2 题目的代码 在 MATLAB 中代码为： num = 100; den = 1 10 0; mag phase w=bode(num,den) margin(mag,phase, w) nyquist(num,den) grid 3-3

7、运行的结果 -100-50 50 M a g n i t u d e (d B )Bode Diagram Gm = 92 dB (at 2e+003 rad/sec) , P m = 51.8 deg (at 7.85 rad/sec) Frequency (rad/sec) 10 10 10 10 10 3 P h a s e (d e g ) Nyquist Diagram Real Axis I m a g i n a r y A x i s 3-4 结论 根据nyquist 稳定判据，R=0，P=0，Z=0 可知系统稳定 IV、第四问 第四问中的第一小题 4-1-1题目的分析 由单位

8、斜坡信号作用下 e 45 0.2 0.40.60.811.2 1.41.61.8T im e (sec) A m p l i t u d e -100 -50 50 100 M a g n it u d e (d B )10 10 10 10 10 3 P h a s e (d e g ) Bode D iagram Gm = 72 dB (at 2e+003 rad/sec) , P m = 18 deg (at 30.8 rad/sec) Frequency (rad/sec) （图见附录） 4-1-4 系统的校正 4-1-4-1 超前校正 4-1-4-1-1 问题的计算 由计算可得 T = 0.04s a = 3.36 ; Gc = (0.s+1)/(0.04s+1); 结构图