朱明自控设计.docVIP

自动控制课程设计 姓名 朱明 学号 080607144 专业 电气工程及其自动化 一 设计目的 自动控制原理课程设计是综合性与实践性较强的教学环节。本课程设计的任务是使学生初步掌握控制系统数字仿真的基本方法，同时学会利用MATLAB语言进行控制系统仿真和辅助设计的基本技能，为今后从事控制系统研究工作打下较好的基础。 1、?学习掌握MATLAB语言的基本命令、基本操作和程序设计；掌握MATLAB语言在自动控制原理中的应用；掌握SIMULINK的基本操作，使用SIMULINK工具建立系统模型进行仿真。 2、?应用MATLAB/Simulink进行控制系统分析、设计。通过建立数学模型，在MATLAB环境下对模型进行仿真，使理论与实际得到最优结合。 二 设计任务 已知系统不可变部分的传递函数： 若要求该系统具有以下的性能指标： 响应斜坡信号R(t)= t(一个常数)；的稳态误差不大于0.001 剪切频率=165rad/s 相角裕量r=45度 幅值裕量 用频率响应的方法确定超前校正参数 三 设计方案 ( 1) 初始状态分析 首先根据初始条件调节开环增益，因为该系统要求斜坡响应不大于0.001可知： =SE(s)=0.001 R（S）=*1（t）代入式中有 K=1000 故取K值为1000，用MATLAB 编程求取该系统的根轨迹图为 num=1; den=[0.0001 0.101 1 0]; rlocus(num,den) 由图可以分析该系统不稳定故需要参数整定 又因K=1000代入原传递函数中 MATLAB编程求取BODE 图如下 num=1000; f1=[1,0];f2=[0.0001,1]; f3=[0.1,1]; den=conv(f1,conv(f2,f3)); bode(num,den) 再用MATLAB分析系统的相角裕量如下 num=[1000]; den=[0.0001 0.101 1 0]; sys=tf(num,den); margin(sys); [gm,pm,wg,wp]=margin(sys) 其中可以可能出 相位裕度0.0584 幅值裕度 0.0864 剪切频率99.5 而相位裕度=pm=0.058445 （2）校正装置参数选折和计算 这里取值=6 则=45-0.0584+6=50.9416 令超前校正得最大幅角==50.9416则由下式求出校正装置的参数 ==0.126 此时Bode图上未校正系统的幅值为20log时得频率，该频率作为系统校正后的开环剪切频率 选取= = =165rad/s 由确定校正装置的转折频率 超前校正函数为 为补充超前校正网络得产生的增益衰减，将其增大倍 否则就不能保证稳态误差的基本要求 校正后MATLAB编程求取校正参数及图形如下 num=1000*[0.0171,1]; den=[00.0003122 0.1031 1 0]; sys=tf(num,den); margin(sys) 校正后的系统性能均满足要求的性能指标幅值裕量大于15dB 相角裕量为45度 剪切频率为165dB 斜坡响应信号的稳态误差小于或等于0.001 根据校正后的传递函数画出根轨迹及编程如下 num=1000*[0.0171,1]; den=[0 0.0003122 0.1031 1 0]; rlocus(num,den) 四 设计及系统矫正分析 用MATLAB 画出系统校正前后阶跃响应曲线及编程如下 校正前的阶跃响应 n=1000; d=[0.0001 0.101 1 0]; G=tf(n,d); phi=feedback(G,1); step(phi) 校正后的阶跃响应 n=1000*[0.017 1]; d=[0 0.0003122 0.1031 1 0 ]; G=tf(n,d); phi=feedback(G,1); step(phi) 从上面分析可知加入校正装置后，校正系统的调节时间大大减小，提高咯系统的响应速度 校正后系统的超调量明显较小，阻尼比增大，动态性能改善 校正后系统上升时间减小 综上可知，串入超前校正装置后系统性能指标得到改善，增强系统的稳定性 五 经验总结 经过此次实验课程设计我学会咯很多东西，对这一学期的自动控制原理知识有咯更深入层次的理解，对自动控制原理的知识在现实生活中的应用有咯更为详细的了解。自动控制原理作为一门重要的技术手段，其实践性与理论性紧密结合，在工程技术和科学研究中起着极为重要的作用，作为一名合格的自动化专业的大学生，我们一定