根轨迹法校正的设计讲解.doc

西安石油大学 课 程 设 计 电子工程 学院 自动化 专业班 题 目 根轨迹法校正的设计 学 生 指导老师 二○一四年十二月 目 录 1. 课程设计任务书 2 2.设计内容及思想 3 2.1设计内容 3 2.2设计思想 3 3.运用MATLAB编制程序 3 3.1绘制原系统根轨迹曲线 3 3.2添加设计条件后未校正的系统根轨迹 4 3.3未校正系统单位阶跃响应图像及动态性能指标 4 3.4利用SISOTOOL设计校正 5 3.5校正后系统的单位阶跃响应曲线 7 4.设计运行结论? 7 5.设计总结? 7 参考文献 8 已知随动系统固有部分传递函数为式中：=500；=0.9s；=0.007s。要求设计一调节器，使系统满足下述性能指标。 ⑴加速度品质因数≥2501/。 ⑵系统阶跃响应的超调量σ%≤30%；调节时间：≤0.2s。 2. 设计内容及思想 2.1 设计内容 已知随动系统固有部分传递函数为，式中：=500；=0.9s；=0.007s。要求设计一调节器，使系统满足下述性能指标。 ⑴加速度品质因数≥2501/。 ⑵系统阶跃响应的超调量σ%≤30%；调节时间：≤0.2s。 2.2 3. 运用MATLAB编制程序 k=500?；n1=1；??????????? ?%分子系数 d1=conv(conv([1??0],[0.9??1]),[0.007??1]); W=tf(k*n1,d1); %W的传递函数 sisotool(W);????? %利用SISOTOOL得到控制器参数 3.1 图3-1 原系统根轨迹曲线 3.2 添加设计条件后未校正的系统根轨迹? 添加设计条件后未校正的系统根轨迹，即满足σ%≤30%；调节时间≤0.2s，如图3-2所示， 3.3 未校正系统单位阶跃响应图像及动态性能指标 通过SISOTOOL工具绘制系统未校正系统单位阶跃响应图像，如图3-3所示， 图3-3 未校正系统单位阶跃响应图 由上图可知，校正后系统的3.4 利用SISOTOOL设计、校正 利用SISOTOOL设计、校正，并得到相应的控制器参数，分别添加两个零点、极点，校正后，得到图3-4所示的系统的根轨迹  图3-4 校正后的系统根轨迹图 3.5 校正后系统的单位阶跃响应曲线 通过SISOTOOL校正后系统的单位阶跃响应曲线如图3-5所示 图3-5 校正后系统的单位阶跃响应曲线 由上图可知，校正后系统的超调量σ%=调节时间s?=0.0538s， 偏移量P=1.21， 峰值时间tp=0.0192s， Kc?=6,均以达到系统所要求的性能指标 4. 设计运行结论? 由SISOTOOL工具经参数调整后得到校正装置的传递函数为? ? 由系统校正后的响应曲线知，校正后系统在校正装置的系数、超调量和调节时间方面满足设计要求。 5. 设计总结? 这次课程设计让我对MATLAB计算机仿真有了新的认识，计算机的仿真既可以准确快捷的进行计算，设计的错误在自动生成的图形中可以看出来。在此次用MATLAB进行控制系统动态性能的分析的课程设计中，我对三阶系统动态性能有了更深的认识。并且利用SISOTOOL校正工具的使用，自己发现不仅能够很快的生成所需的图像，而且又省去了好多繁琐的程序，可以很快的找到系统所需的校正装置传递函数Gc（t）。在控制工程实践中，通常要求控制系统既具有较快的响应速度，又具有一定的阻尼程度通过这次设计我认识到自己对MATLAB软件学习的不足和自动控制在社会应用中很广泛，熟练的运用MATLAB可以方便快捷的解决实际问题。 参考文献 [1]薛朝妹、霍爱清. 自动控制理论课程设计指导书. 西安石油大学. [2]汤楠、霍爱清. 自动控制理论教材. 石油工业出版社,2012. [3]张志勇、杨祖樱. 精通MATLAB R2011a. 北京航天航空大学出版社，2001. 1 1 2 3