自动控制原理课程设计--张思涵.docxVIP

PAGE 17 PAGE 成绩： 成绩： 《自动控制原理》课程设计报告 专 业： 电子信息工程 班 级： 20级电子信息工程1班 学 号： 201040100105 学 生 姓 名： 张思涵 指 导 教 师： 王海云 设计时间： 2022 年 12 月 西安思源学院教务一处制 目录 TOC \o 1-3 \h \u 6812 一、 控制系统校正结构及基本校正方法简介 1 25 1、方法介绍 1 25587 2、校正方式 1 4516 3、串联校正 1 31297 3.1相位超前校正 2 13071 3.2滞后校正： 2 6564 3.3超前滞后校正： 3 14359 3.4PID校正： 4 5786 4、并联校正装置 4 31790 二、设计题目及设计指标要求 4 31757 1、设计题目 4 31757 2、设计目的 4 31757 3、设计任务及要求 4 3789 三、设计原理及设计步骤 5 29411 1.校正前系统分析 5 14160 1.1复域分析 5 1772 1.2时域分析 7 13470 1.3频域分析 8 15460 1.4用SIMULINK进行仿真 9 32560 2.选定合适的校正方案 10 16996 2.1分析确定校正装置 10 18483 2.2设计串联滞后校正网络的步骤 11 12788 2.3校正系统伯德图 11 1753 3.校正后系统分析 12 1696 3.1时域分析 12 11543 3.2频域分析 13 9404 3.3用SIMULINK进行仿真 15 10078 3.4校正前后系统的单位阶跃响应 16 8889 四、 课程设计中遇到的问题及解决方法 16 30269 五、总结和体会 17 PAGE PAGE 1 PAGE PAGE 17 控制系统校正结构及基本校正方法简介 1、方法介绍 在控制工程中用得最广的是电气校正装置，它不但可应用于电的控制系统，而且通过将非电量信号转换成电量信号，还可应用于非电的控制系统。控制系统的设计问题常常可以归结为设计适当类型和适当参数值的校正装置。校正装置可以补偿系统不可变动部分（由控制对象、执行机构和量测部件组成的部分）在特性上的缺陷，使校正后的控制系统能满足事先要求的性能指标。常用的性能指标形式可以是时间域的指标，如上升时间、超调量、过渡过程时间等（见过渡过程），也可以是频率域的指标，如相角裕量、增益裕量（见相对稳定性）、谐振峰值、带宽（见频率响应）等。 2、校正方式 用以进行系统校正的设计方法大体可以分为三类： 1.频率法：主要是拿校正装置的Bode图配合开环增益调整来修改原系统的Bode图。 中频段反映系统平稳性与快速性，曲线越平缓越平稳，截止频率越大快速性越好。 2.根轨迹法：加入校正环节就相当于加入了新的开环零、极点，这将改变系统的根轨迹。 3.等效结构与等效传递函数法：其实就是利用前几章所讲的一些典型模型，通过等效成相同形式，进行参数的比对来实现的。 3、串联校正 其实串联校正是很容易理解的，就是通过加上一个环节来使系统发生一定的变化。比如，会改变系统的Bode图，从而影响稳定裕度截止频率等。注意开环截止频率与闭环截止频率是不同的。首先要分清，开环和闭环传递函数的区别：传递函数代表着输出/输入，所以任何时候都要瞄准输出是啥，输入是啥，这样就不会凌乱。因此开环传递函数就是反馈回来那根线的输出/第一个环节的输入（偏差），也就是B/E。而闭环传递函数就是整个系统的输出/输入。因此二者的截止频率也是大不相同的：开环截止频率是开环幅频特性中，幅频特性曲线穿越0dB线的频率。闭环截止频率也称为带宽频率，是指当闭环幅频特性下降到频率为零时的分贝值以下3dB时（0.707倍零频幅值），对应的频率，记作ωb 3.1相位超前校正 作用于中频段，提供正的相移，增大截止频率。提高快速性， 改善振荡性（稳定裕度）削弱了抗高频扰动能力。当相角裕度不够时候可以提高裕度，同时由于环节是上升的，会把中频段的斜率拉高，使截止频率也增大了，因此不仅提高了稳定裕度，还提高了快速性，但是高频段也被拉高了，这就导致高频的衰减变缓，削弱了抗高频扰动能力。 图1 相位超前图 3.2滞后校正： 作用于低频段，