自动控制原理课程设计报告 .docx

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1、自动控制原理课程设计报告 自控课程设计课程设计(论文) 设计（论文）题目单位反馈系统中传递函数的研究 学院名称Z Z Z Z学院 专业名称Z Z Z Z Z 学生姓名Z Z Z 学生学号Z Z Z Z Z Z Z Z Z Z 任课教师Z Z Z Z Z 设计（论文）成绩 单位反馈系统中传递函数的研究 一、设计题目 设单位反馈系统被控对象的传递函数为 ) 2)(1()(0 0+= s s s K s G （ksm7） 1、画出未校正系统的根轨迹图，分析系统是否稳定。 2、对系统进行串联校正，要求校正后的系统满足指标： （1）在单位斜坡信号输入下，系统的速度误差系数=10。 （2）相角稳定裕度45

2、o , 幅值稳定裕度H12。 （3）系统对阶跃响应的超调量Mp G=tf(1,1 3 2 0); figure(1) pzmap(G); figure(2) rlocus(G); 得到根轨迹图： 由根轨迹图可以验证之前的计算为正确的。 8）、分析系统的稳定性 当增益从0逐渐增大到6时，根轨迹都在左半平面内，此时系统对06的值都是 稳定的；当增大到大于6时，根轨迹进入了右半平面，系统不稳定。时，称为临界开环增益。 2、串联校正方法研究 1）、确定开环增益。 则。 2）、未校正系统信息。 在matlab中画出伯德图，程序如下： G=tf(20,1 3 2 0); figure(1) margin(

3、G); 如图所示： 由图可得：未校正系统截止频率：rad/s ，相角裕度，幅值裕度h=-10.5，系统不稳定。且单级超前装置难以满足要求，故设计一个串联滞后-超前装置。3）、串联滞后-超前校正 在未校正伯德图上，选择斜率从-20db/dec变为-40db/dec的交接频率作为校正网络超前部分的交接频率：。如图： 据和要求，算得：这里可取，由图。由公式： ; 求得：。 此时滞后-超前校正网络频率特性可以写成： 相应已校正系统频率特性： 利用相角裕度指标要求，确定校正网络参数。 可以求得。 通过化简，求得滞后-超前校正网络函数： 校正后系统开环传递函数： 4）、验证指标 （1）验证相角稳定裕度45

4、o , 幅值稳定裕度H12。在matlab中输入： G=tf(304 185.4 20,14.994 116.613 245.918 146.22 2 0); figure(1) margin(G); gm,pm,wcg,wcp=margin(G) 校正后伯德图如图： 相角稳定裕度=49.345o , 幅值稳定裕度H=12.412，符合要求。（2）验证系统对阶跃响应的超调量Mp 25%,系统的调节时间Ts15s。在matlab中输入： G=tf(304 185.4 20,14.994 116.613 245.918 146.22 2 0); sys=feedback(G,1) C=dcgain

5、(sys) y,t=step(sys); Y,k=max(y); tp=t(k) Mp=(Y-C)/C step(sys) 系统对阶跃响应如图： 由图可知：超调量Mp =20%25%,调节时间Ts=6.7s15s，符合要求。 3、幅频特性图分析 1）、校正前幅频特性图。 在matlab中输入： G=tf(20,1 3 2 0); figure(1) margin(G); 如图所示： 由图可得：未校正系统截止频率：rad/s ，相角裕度，幅值裕度h=-10.5，系统不稳定。 2）、校正后幅频特性图。 在matlab中输入： G=tf(304 185.4 20,14.994 116.613 245.918 146.22 2 0); figure(1) margin(G); gm,pm,wcg,wcp=margin(G) 如图所示： 截止频率：rad/s ，穿越频率rad/s ，相角稳定裕度=49.3o , 幅值稳定裕度H=12.4，稳定。 3）、校正装置的幅频特性图。 在matlab中输入： G=tf(15.2 9.27 1,14.994 71.61 1); figure(1) margin(G); gm,pm,wcg,wcp=margin(G) 如图所示：