武汉理工大学燃油控制系统的超前校正设计 自动化1001.docVIP

课 程 设 计 题 目 燃油控制系统的超前校正设计 学 院 自动化学院 专 业 自动化专业 班 级 1001班 姓 名 指导教师 肖纯 2012 年 12 月 16 日 课程设计任务书 学生姓名： 专业班级： 自动化1001 指导教师： 肖纯 工作单位： 自动化学院 题 目: 燃油控制系统的超前校正设计 初始条件：已知一燃油单位反馈系统的开环传递函数是 要求静态速度误差系数为 ，相位裕量 。 要求完成的主要任务: （包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求） 分析满足静态速度误差系数条件的K的范围，用MATLAB作出满足初始条件的最小K值的系统伯德图，计算系统的幅值裕量和相位裕量。 在系统前向通路中插入一相位超前校正环节，确定校正网络的传递函数。 用MATLAB画出未校正和已校正系统的根轨迹。 用Matlab对校正前后的系统进行仿真分析，画出阶跃响应曲线，计算其时域性能指标，绘制频率特性曲线。 对上述任务写出完整的课程设计说明书，说明书中必须进行原理分析，写清楚分析计算的过程及其比较分析的结果，并包含Matlab源程序或Simulink仿真模型，说明书的格式按照教务处标准书写。 时间安排： 任务 时间（天） 指导老师下达任务书，审题、查阅相关资料 2 分析、计算 2 编写程序 1 撰写报告 2 论文答辩 1 指导教师签名： 年 月 日 目 录 1 设计目的 1 2超前校正的原理方法 1 3设计方案 2 3.1校正前系统分析 2 3.2.1 一级校正第一次实验 3 3.2.2 一级校正第二次实验 5 3.2.3两级校正第一次实验 7 4校正前后性能比较 12 4.1校正前后系统的根轨迹比较 12 4.1.1校正前 12 4.1.2校正后 13 4.2系统校正前后的仿真分析 14 4.2.1校正前 14 4.2.2校正后 15 4.2.3校正前后的性能对比分析 16 将两个曲线放在同一个图形中进行比较 16 设计心得 18 参考文献 19 本科生课程设计成绩评定表 20 燃油控制系统的超前校正设计 1 设计目的 通过对燃油控制系统这一实例的分析，加强了我们对控制系统的进一步了解和认识，并通过本次设计掌握如何使用MATLAB并利用它对控制系统进行超前校正。培养我们实际分析、解决实际问题的能力。 2超前校正的原理方法 本设计使用频域法确定超前校正参数。 首先根据给定的稳态性能指标，确定系统的开环增益K。因为超前校正不改变系统的稳态指标，所以，第一步仍然是调整放大器，使系统满足稳态性能指标。 再利用上一步求得的K，绘制未校正前系统的伯德图。 在伯德图上量取未校正系统的相位裕度和幅值裕度，并计算为使相位裕度达到给定指标所需补偿角的超前相角。其中为给定的相位裕度指标；为未校正系统的相位裕度；为附加角度。（加的原因：超前校正使系统的截止频率增大，未校正系统的相角一般是较大的负相角，为补偿这里增加的负相角，再加一个正相角，即 其中，为校正后的截止频率。当系统剪切率对应的取值为：当剪切率为-20dB时，，剪切率为-40dB时，，剪切率为-60dB时，。） 取，并由 求出a。即所需补偿的相角由超前校正装置来提供。 为使超前校正装置的最大超前相角出现在校正后系统的截止频率上，即，取未校正系统幅值为时的频率作为校正后系统的截止频率。由 计算参数T，并写出超前校正的传递函数 校验指标，绘制系统校正后的伯德图，检验是否满足给定的性能指标。当系统仍不满足要求时，则增大值，从取值再次调试计算。 3设计方案 先将传递函数转化为伯德标准型 当控制系统的性能指标不能满足期望的特性指标时，需要在已选定的系统不可变部分（包括测量元件，比较元件，放大元件及执行机构等）的基础上加入一些装置（即校正装置），使系统能满足各项性能指标。 3.1校正前系统分析 (1)根据稳态误差要求，确定系统的K值 由Kv10得K10 (2)利用已确定的K，计算未校正系统的相角裕度和幅值裕度并绘制伯德图 取K＝10，则 Matlab源程序如下： G=tf( 10,[0.025 0.35 1 0]); margin(G) %画出伯德图 程序运行后得到的图1所示。 图1 系统校正前的伯德图 频率的相对稳定性即稳定裕度也影响系统时域响应