2022年自控课设用MATLAB进行控制系统的滞后校正设计 .pdf

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1、武汉理工大学自动控制原理课程设计说明书1 学号：0120811360226 课程设计题目自动控制原理课程设计学院自动化专业自动化班级自动化 0802 姓名指导教师年月日名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 13 页 - - - - - - - - - 武汉理工大学自动控制原理课程设计说明书2 课程设计任务书学 生 姓 名：专 业 班 级 ：自 动 化 0802 指导教师：工作单位：自动化学院题目: 用 MATLAB 进行控制系统的滞后校正设计。初始条件：已知一单

2、位反馈系统的开环传递函数是)2.01)(1.01 ()(sssKsG要求系统的静态速度误差系数1100SKv，40 。要求完成的主要任务 :（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）1、 用 MATLAB 作出满足初始条件的K值的系统伯德图，计算系统的幅值裕量和相位裕量。2、 系统前向通路中插入一相位滞后校正，确定校正网络的传递函数。3、用 MATLAB 画出未校正和已校正系统的根轨迹。4、课程设计说明书中要求写清楚计算分析的过程，列出MATLAB 程序和 MATLAB 输出。说明书的格式按照教务处标准书写。时间安排：任务时间（天）审题、查阅相关资料2 分析、计算3.5 编写

3、程序2 撰写报告2 论文答辩0.5 指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月日名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 13 页 - - - - - - - - - 武汉理工大学自动控制原理课程设计说明书3 目录1未校正时系统分析 - 11.1 伯德图绘制 - 11.2 未校正系统的相位裕度和幅值裕度- 22 确定滞后校正传递函数 - 33. 系统校正前后根轨迹图 - 43.1 未校正系统根轨迹图 - 43.2 校正后系统根轨迹图 - 64. 心得体会 -

4、 8参考文献 - 9名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 13 页 - - - - - - - - - 武汉理工大学自动控制原理课程设计说明书1 1未校正时系统分析1.1 伯德图绘制(1) 根据稳态误差的要求，确定系统的开环增益K 100)12.0)(11 .0(lim0sssKsKsv则解得100k2）由于开环增益100k, 在 MATLAB 中输入以下命令：G=tf(100,0.02,0.3,1,0); margin(G) 则可得未校正系统的伯德图如图1 所

5、示：图 1 校正前系统的伯德图名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 13 页 - - - - - - - - - 武汉理工大学自动控制原理课程设计说明书2 1.2 未校正系统的相位裕度和幅值裕度令 s=j )04. 01)(01.01()1002()04.01)(01. 01(30)2. 01)(1 .01 (100)(22222jjjjjG）（cjG180由校正前 Bode 图可以得出其剪切频率为15.9，可以求出其相角裕度为4 .404.16lg2015.0

6、)(1gggKhjGK名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 13 页 - - - - - - - - - 武汉理工大学自动控制原理课程设计说明书3 2 确定滞后校正传递函数130180)(cjG45.2c028.01lg20)(lg20aajG67.82tan1TaTcssTsTasGc67.82131.2111在 MATLAB 中输入以下命令：n=2.31,1; d=1.65,24.82,82.97,1,0; rlocus(n,d) G=tf(100*n,d)

7、; margin(G) 其伯德图如下图 2 系统校正后伯德图名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 13 页 - - - - - - - - - 武汉理工大学自动控制原理课程设计说明书4 由伯德图可得402.40满足设计要求3. 系统校正前后根轨迹图3.1 未校正系统根轨迹图系统校正前传递函数为：)2.01)(1.01()(0sssKsG由传递函数可知其根轨迹有3 条分支，其极点为（ 0，0） ， （-10，0） ， （-5 ，0） ，没有零点，其实轴上的主要根轨

8、迹为0 ,5,10,5035100，渐近线交点为（ -5，0）渐近线与实轴夹角，240,120,0,0300,180,60,0210210kk将js代入系统特征方程得：)02. 0(3.0)(32jKjD令其实部为零，解得：0 ,07.7- ,07.7，K=15 ，故与虚轴交点为（ 0，7.07 ） ， （0，-7.07 ）和（0，0）0101511ddd解得：89.7,11.221dd（舍去）在 matlab 的命令窗口中输入的程序为：n=1; d=0.02,0.3,1,0; rlocus(n,d) 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - -

9、 - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 13 页 - - - - - - - - - 武汉理工大学自动控制原理课程设计说明书5 图 3 未校正系统根轨迹图名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 8 页，共 13 页 - - - - - - - - - 武汉理工大学自动控制原理课程设计说明书6 3.2 校正后系统根轨迹图校正后系统传递函数为)67.821)(2.01)(1 .01()31.21()()(0sssssKsGsGc由传递函数可

10、知其根轨迹有3 条分支，其极点为（ 0，0） ， （-10，0） ， （-5，0） ， （-0.012 ，0）零点为（ -0.43 ，0） ，其实轴上的主要根轨迹为)0 ,012.0( ,43.0,5,10,86.414)43.0()012.05100(，渐近线交点为（ -4.86 ，0）渐近线与实轴夹角，240,120,0,0300,180,60,0210210kk将js代入系统特征方程得：)82.2498.84(297.8265.1)(324KjKjD令其实部虚部都为零，解得：57.14,006.7- ,06.7K或，故与虚轴交点为（0，7.06 ） ，（0，-7.06 ）和（ 0，0）4

11、3.01012.01101511ddddd解得：（舍去）舍去81. 7,66. 1,11. 1),(006.04321dddd在 matlab 的命令窗口中输入的程序为：n=2.31,1; d=1.65,24.82,82.97,1,0; rlocus(n,d) 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 9 页，共 13 页 - - - - - - - - - 武汉理工大学自动控制原理课程设计说明书7 图 4 系统校正后根轨迹图名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - -

12、 - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 10 页，共 13 页 - - - - - - - - - 武汉理工大学自动控制原理课程设计说明书8 4. 心得体会通过这次课程设计我对所学的知识有了更深刻的理解，学会并熟练掌握了matlab 软件的知识，以及一些重要的编程函数。提高了自己分析问题、解决问题的能力，并应用知识的能力，课程设计是比较接近于生产实际的，从中对自己未来的工作情况也有了一定的了解。通过查阅各种资料，了解了许多课外的知识，拓宽了自己的知识面。以后在平时要多了解些课外的知识，提高自己的综合能力。名师资料总结 - -

13、-精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 11 页，共 13 页 - - - - - - - - - 武汉理工大学自动控制原理课程设计说明书9 参考文献1 王万良 . 自动控制原理 . 北京：高等教育出版社 . ，2008 2 刘叔军 . MATLAB7.0 控制系统应用与实例 . 北京：机械工业出版社， 2006 3 王正林 . MATLAB/Simulink 与控制系统仿真 . 北京：电子工业出版， 2005 4 何衍庆 . MATLAB 语言的运用 . 北京：化学工业出版社， 2003 5 李

14、素玲 . 自动控制原理 . 西安：西安电子科技大学出版社， 2007 6 李友善 . 自动控制原理 360 题. 哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社2002 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 12 页，共 13 页 - - - - - - - - - 武汉理工大学自动控制原理课程设计说明书10 本科生课程设计成绩评定表姓名性别男专业、班级课程设计题目：用MATLAB 进行控制系统的滞后校正设计课程设计答辩或质疑记录：成绩评定依据：评分项目分值评分1选题合理、目的明确10 2设计方案正确，具有可行性、创新性20 3设计结果：仿真与实验验证20 4态度认真、学习刻苦、独立完成任务15 5设计报告规范化、参考文献充分、无原则性错误10 6答辩25 总分100 最终评定成绩（以优、良、中、及格、不及格评定）指导教师签字：2011 年月日名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 13 页，共 13 页 - - - - - - - - -