Ｉ型二阶系统的典型分析与综合设计.docVIP

成绩 _______ 重庆邮电大学移通学院自动化系 自动控制原理 课程设计报告 题 目 系 别 专业名称 班 级 学 号 姓 名 指导教师 重庆邮电大学移通学院自动化系制 2012 年 12 月 《自动控制原理》课程设计（简明）任务书 ——供10级电气工程及其自动化专业学生用 引言：《自动控制原理》课程设计是该课程的一个重要教学环节，既有别于毕业设计，更不同于课堂教学。它主要是培养学生统筹运用自动控制原理课程中所学的理论知识，掌握反馈控制系统的基本理论和基本方法，对工程实际系统进行完整的全面分析和综合。 设计题目：Ｉ型二阶系统的典型分析与综合设计 系统说明： 该Ｉ型系统物理模拟结构如下图所示。 其中：R0＝1MΩ；C1=1uF；R2＝1MΩ； C2=0.2uF； Rf为线性滑动电位器，可调范围为：10-3R0～102R0 。设计过程中可忽略各种干扰，比如：运算放大器的零点漂移，环节间的负载效应，外界强力电力设备产生的电磁干扰等。 系统参量： 系统输入信号：x(t)； 系统输出信号：y(t)。 设计指标： 用串联校正的频率域方法对系统进行串联校正设计，使系统满足以下动态及静态性能指标： 在单位斜坡信号x(t)=t作用下，系统的稳态误差； 开环截止频率； 相位裕度； 基本要求： 1.建立系统数学模型——传递函数； 2.利用频率特性法分析系统： 根据要求的稳态品质指标，求系统的开环增益值； 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,以检验性能指标是否满足要求。若不满足要求，则进行系统校正。 3.利用频域特性法综合系统： 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）； 确定校正装置传递函数的参数； 画出校正后的系统的Bode图，并校验系统性能指标。若不满足，则重新确定校正装置的参数。 4.完成系统综合前后的有源物理模拟（验证）实验： 实现校正前、后系统，并得到校正前后系统的阶跃响应。 课程设计报告： 1.报告内容（包括课程设计的主要内容、基本原理以及课程设计过程中参数的计算过程和分析过程）； 课程设计计算说明书一份； 原系统组成结构原理图一张（自绘）； 系统分析，综合前后精确Bode图各一张； 系统综合前后的模拟图各一张（附实验结果图）。 计算机仿真程序框图一张； 计算机仿真程序清单一份（附仿真实验结果图）； 封面装帧成册； 2.总结（包括课程设计过程中的学习体会与收获、对本次课程设计的认识等内容）； 3.提供参考资料及文献； 4.排版格式完整、报告语句通顺、封面装帧成册。 目录 需要自动生成目录（上网查如何自动生成目录） 一、系统说明（概述） 设计目的 （1）掌握自动控制原理课程中所学的理论知识； （2）掌握反馈系统的基本理论和方法，对工程实际系统进行全面分析和综合； （3）掌握控制系统的设计和校正方法； （4）掌握利用matlab对控制理论进行分析，研究和仿真技能； （5）提高分析问题和解决问题的能力。 系统原理（简介） 各环节的性能、功能特性说明 (1)放大环节 （2）积分环节 输出量与输入量成积分关系的环节，称为积分环节。其特点：输出量与输入量的积分成正比例，当输入消失，输出保持不变，具有记忆功能；积分环节受到扰动自身无法达到稳定。 （3）惯性环节 一阶惯性环节的微分方程是一阶的，且输出响应需要一定时间后才能达到稳态值，因此称为一阶惯性环节。其特点：输出信号对输入信号的响应存在惯性（输入信号阶跃加入后，输出信号不能突然变化，只能随时间增加逐渐变化）。 设计基本要求 (1）要求输出等于给定输入所要求的期望输出值。 （2）要求输出尽量不受扰动的影响。 （3）衡量一个系统是否完成以上两点，把要求划为三大性能指标来评价：稳、快、准. 设计指标 用串联校正的频率域方法对系统进行串联校正设计，使系统满足以下动态及静态性能指标： 在单位斜坡信号x(t)=t作用下，系统的稳态误差； 开环截止频率； 相位裕度； 二、系统建模 各个环节模型 ⑴ 比例环节 系统结构如下图（1），结构框图如图（2）， 传递函数G1=-K=-=K1