自动化1303张三201305060316.docxVIP

课程设计电子工程学院专业班题目频域法校正的设计学生张三指导老师李四二○一六年一月目录任务书．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．........1设计思想及内容．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．........2系统稳态性能指标的计算............................2编制的程序．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．........34.1运用MATLAB编程............................34.2在SIMULINK中绘制状态图....................9结论．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．........9设计总结．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．........10参考文献．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．........10《自动控制理论》课程设计任务书题目频域法校正第十一题学生姓名张三学号专业班级设计内容与要求设计内容：已知单位负反馈系统的开环传递函数为，试用Bode图设计方法对系统进行串联校正设计，使之满足校正后的系统开环增益不变，相角裕度，超调量10%，调节时间0.5s。设计要求：编程绘制原系统的Bode图，并计算出原系统的幅值裕量及相角裕量；选择校正方式，进行校正装置的设计，得出相应的校正装置的参数；编程绘制校正后系统的Bode图，并计算出校正后系统的幅值裕量及相角裕量；利用SIMULINK绘制校正前、后系统状态模拟图，绘制系统阶跃响应曲线，并计算出校正后系统的动态系能指标;整理设计结果，提交设计报告。起止时间2015年 12 月29日至2016年 1月 7日指导教师签名年月日系（教研室）主任签名年月日学生签名 2016年1 月5 日2.设计内容及思想：内容：已知单位负反馈系统的开环传递函数为，试用Bode图设计方法对系统进行串联校正设计，使之满足校正后的系统开环增益不变，相角裕度，超调量10%，调节时间0.5s。思想：绘出未校正系统bode图，利用MATLAB软件对系统进行串联校正，分析系统未校正前的参数，再按题目要求对系统进行校正，计算出相关参数，跟题目相关要求对比看是否满足要求，并判断系统校正前后的差异。3.系统稳态性能指标计算：因为σ%=0.16+0.4（Mr-1）=10%,则有syms Mr sigma?;Mr=solve(0.16+0.4*(Mr-1)=0.1);Mr=vpa(Mr,3)Mr=0.85,又因，则有syms Mr gammagamma=solve(0.8=1/sin(gamma));gamma=vpa(gamma*180/pi,3)语句执行结果：gamma =50.5°即γ=50.5°题目要求≤0.5s，，当选取Mr=0.85时，有syms ts omegac MrMr=0.85;ts=0.5;omegac=pi*(2+1.5*(Mr-1)+2.5*(Mr-1)^2)/ts程序运行结果omegac =11.5061rad/s因为校正后剪切频率=11.5061rad/s小于原系统的剪切频率=12.1rad/s，故选取滞后校正。4．编制的程序： 4.1运用MATLAB编程：（1）校正前程序：clear K=40;n1=1;d1=conv(conv([1 0],[0.2 1]),[0.0625 1]);s1=tf(K*n1,d1); figure(1); margin(s1);hold on %画出原系统的幅值相角频域Bode图figure(2); sys=feedback(s1,1);step(sys); %画出原系统开环传递函数的单位阶跃响应程序运行后，可得到如图3-1所示未校正的系统的bode图，还有如图3-2未校正的系统的单位阶跃响应曲线。由图3-1可知系统的频域性能指标，见下页：图3-1未校正系统的波特图图3-2未校正的系统的单位阶跃响应图幅值稳定裕量：h=-5.6dB –π穿越频率：=8.94rad/s相角稳定裕量：γ=-14.8°剪切频率: =12.1rad/s（2）求校正装置的传递函数：超前校正的主要作用是增加相角裕量，改善系统的动态响应特性。滞后校正的主要作用是改善系统的静态特性，两种校正结合起来就能同时改善系统的动态和静态特性。由于系统的相角稳定裕度γ=14.8°50°,所以必须对系统进行校正。设超前校正装置的传递函数已知γ’≥50°和开环增益K=40，可以根据来计算 a , T的值。ａ=1-sinψｍ／（１＋ sinψｍ）：取