哈工大自控原理课设报告-电机.docVIP

Harbin Institute of Technology 课程设计说明书（论文） 课程名称： 自动控制原理课程设计 设计题目： 控制系统直流电机 院 系： 控制科学与工程-自动化 班 级： 设 计 者： 学 号： 指导教师： 强盛 设计时间： 2015年3月 哈尔滨工业大学 一、人工设计 4 1.控制系统校正前的传递函数： 4 2.对于性能指标A： 5 （1）问题分析： 5 （2）采用超前校正时： 6 3.对于性能指标B： 8 （1）问题分析： 8 （2）减小误差 8 二、计算机辅助设计 8 1. 对于性能指标A 8 （1） 被控对象开环simulink图 8 （2）被控对象的开环bode图 9 （3） 校正以后的simulink图 9 （4） 校正以后的bode图 10 （5） 最后校正完成的闭环simulink图 10 （6） 阶跃响应时的仿真曲线 11 2. 性能指标B 11 （1） 被控对象开环simulink图 12 （2） 被控对象的开环bode图 12 （3） 校正以后的simulink图 12 （4） 超前校正以后的bode图 13 （5）超前校正之后的闭环simulink图 14 （6） 阶跃响应时的仿真曲线 15 （7）正弦响应的仿真曲线 15 （8）用正弦信号输入时，采用顺馈控制的simulink图 17 （9）加入顺馈控制之后的正弦响应的仿真曲线 17 三、校正装置电路图 19 1. 对于性能指标A： 19 (1)超前环节的电路参数 19 (2)放大环节的电路参数 20 2. 对于性能指标B： 20 （1） 超前环节和放大环节 20 （2） 顺馈环节 20 四、 设计总结 21 五、 设计心得 22 一、人工设计 1.控制系统校正前的传递函数： 根据直流电机的工作原理及其公式可得： 将已知条件代入上式， 由于，因此可以忽略，上式第一项变为0. 对上式取拉氏变换，得 所以传递函数 2.对于性能指标A： （1）问题分析： 由指标（1），将传递函数改写为 系统的闭环特征方程为： 所以由劳斯判据可得： 53.018 1 400 0 1 0 该系统稳定，固有传递函数的bode图如下： 修改开环放大倍数为400 此时的剪切频率和相角裕度分别为： 本题要求超调量，过渡过程时间 根据经验公式 求得， 实际的γ比要求的小很多，因此采用超前校正。 （2）采用超前校正时： 设串联环节的传递函数为 因此串联超前校正环节的传递函数为： 此时的传递函数为： 校正后的bode图如下： 由bode图可看出，校正后的 3.对于性能指标B： （1）问题分析： 由于性能指标B的要求与A基本一致，因此采用和A一样的校正环节。 符合要求。 （2）减小误差 由条件（7）（8）得，输入信号为正弦信号，表达式为： 为使稳态误差，采用顺馈控制减小稳态误差， 这样可以使稳态误差符合设计要求。 二、计算机辅助设计 对于性能指标A 被控对象开环simulink图 （2）被控对象的开环bode图 校正以后的simulink图 校正以后的bode图 最后校正完成的闭环simulink图 阶跃响应时的仿真曲线 性能指标B 被控对象开环simulink图 被控对象的开环bode图 校正以后的simulink图 超前校正以后的bode图 （5）超前校正之后的闭环simulink图 阶跃响应时的仿真曲线 （7）正弦响应的仿真曲线 输入信号 输出信号 误差信号 （8）用正弦信号输入时，采用顺馈控制的simulink图 （9）加入顺馈控制之后的正弦响应的仿真曲线 输出信号 误差信号曲线 由输出信号和误差信号的曲线可以看出，输出的正弦信号很平稳，且满足稳态误差的要求。 三、校正装置电路图 对于性能指标A： (1)超前环节的电路参数 超前环节的放大倍数: 取,,，， (2)放大环节的电路参数 放大环节放大倍数： 取， 对于性能指标B： 超前环节和放大环节 由于本题采用与性能指标A相同的超前校正环