自动控制原理张晋格答案Word下载.docx
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s（s?
1），采用模拟设计法设计超
前校正数字控制器，使校正后的系统满足如下指标：
（1）当r?
t时，稳态误差不大于0.1；
（2）开环系统截止频率?
rad/s；
（3）相角裕度?
?
60o
c?
6;
（4）幅
值裕度h?
10db。
一、控制系统设计与仿真
在频域内设计校正装置主要是通过开环对数频率特性bode图进行的。
由于对系统性能可以归结为对系统开环频率特性的要求，因此，设计过程的实质也可以理解为利用校正装置对系统开环bode图进行整形或称校正。
超前校正的基本原理是利用校正装置的相位超前特性去增大系统的相位裕度。
超前校正的作用在于提高系统的相对稳定性和响应的快速性。
1.1设计步骤
（1）根据给定稳态误差的要求，确定系统的开怀增益k。
（2）根据已确定的开环增益k，求出相位裕度?
0。
（3）根据给定的相位裕度?
，计算校正装置所提供的相位超前量?
。
1
（4）根据所确定的最大超前相角?
m，求出相应的?
值。
（5
）求校正装置的时间常数t?
（6）得到校正装置传递函数gc，总开环传递函数g?
gcg0（7）绘制校正前和校正后的开环传递函数bode图如下
校正前后开环传递函数bode图同时由matlab程序可得
g0.5679s?
s?
0.04891s?
g?
g?
g8.519s+15
0?
sc?
0.04891s3?
1.049s2?
s
matlab源程序如下：
ess=0.1;
w_c=6;
r=60;
%%设计指标
2
【篇二：
buck变换器控制电路】
真研究
专业：
电气工程及其自动化
班级：
姓名：
许双
学号：
07121130
时间：
2010年12月12日
一、引言
随着电力电子技术的不断发展，要求开关电源具有更高的效率、可靠性、实用性。
为了得到高性能的开关电源，本课题通过改进控制电路的控制方式，使开关电源更稳定响应速度更快速。
本文首先采用传统方法对buck变换器的主电路参数进行了设计与器件的选择，然后加入单零单级点补偿网络以提高电路的输出精度和动态特性，得到了该变换器的最优化模型。
二、设计指标
输入直流电压（vin）：
15v；
输出电压（vo）：
5v；
输出电流（in）：
12a；
输出电压纹波（vrr）：
50mv；
基准电压（vref）：
1.5v；
开关频率（fs）：
100khz。
[滞环控制为pfm方式，不受此限制]
三、主电路参数计算
（1）滤波电感和电容参数设计
输出纹波电压只与电容c的大小及rc有关：
rc?
vrr?
il
?
vrr0.2in
50mv0.2?
12a
20.8（m?
）
（1）
虽然厂商很少给出电解电容的rc,但c与rc的乘积趋于常数，约为50~80?
f。
本例中取为
62.5?
f
。
由式
（1）可得c?
3000?
f，rc?
20.8m?
根据基尔霍夫电压方程，可知开关管s闭合与导通状态输入电压vin和输出电压vo满足如下关系：
vin?
vo?
vl?
von?
l?
ilonvo?
vd?
iloff
（2）
（3）
假设二极管d的通态压降vd?
0.5v，电感l中的电阻压降vl?
0.1v，开关管s导通压降
von?
0.5v
，可得导通时间ton?
3.76?
s,将此值回代式
（2），可得
vd
15?
5?
0.1?
0.5
14.72（?
h）
电感值为：
ton
为了保证电流的脉动小于2a，可将电感的值，适当放大些，可以取17.5?
h
图3-1-1buck电路图
（2）用psim软件参数扫描
当l?
17.5?
h时，输出电压和电流和输出电压纹波图3-2-1、图3-2-1
图
3-2-1
图3-2-2
如图用psim软件做参数扫描，当l?
h时，输出电压为5v,输出电流为12a，输出电压纹波vrr?
50mv,所以理论分析和计算机仿真结果是一致的。
四、采用小信号模型分析
采用小信号模型分析方法可得buck变换器原始回路增益函数go（s）为：
go（s）?
1vm
h（s）?
vin（1?
scrc）1?
lr?
slc
（4）
ry?
1.3k?
，假设pwm锯齿波幅值vm为1.5，由此可得采样网络传递函数h（s）?
0.3,rx?
3k?
，
原始回路直流增益ao（0）?
3,go（0）?
9.54。
将以上值代入式（4），可得
3（1?
0.0000625s）
0.0000000525?
12?
lc
2?
.5?
10
6
s?
0.000042s?
1
695hz
级点转折频率：
fp?
零点转折频率：
fesr?
wp2?
3
rcc
2?
62.5?
2.548?
10hz
原始回路的传递函数所具有的相位裕度和穿越频率如图2-1所示。
生成图2-2所示的波特图matlab程序如下：
num=[0.00018753];
den=[0.00000005250.0000421];
figure
（1）;
[mag,phase,w]=bode（num,den）;
margin（mag,phase,w）;
图4-1原始回路go（s）的频率特性
五、补偿网络设计
补偿网络采用如图4-1所示的电路形式。
图5-1
补偿网络的传递函数为：
k（1?
gc（s）?
s（1?
swzswp
）?
1?
r2c2s
r1（c1?
c2）s?
（1?
r2
c1c2c1?
c2
s）
（5）
式中k?
r3
c2）
1r1c2
；
wz?
1r2c2
;
wp?
c1?
c2r2c1c2
1r2c1
如图4-1所示，在低频段时go（s）增益为9.54；
在频率为695hz时会有转折发生，其斜率为-40db/dec。
原始回路在2.584khz穿越0db线，相位裕量仅为36.3?
设加入补偿网络gc（s）后，回路函数t（s）?
gc（s）?
go（s）的增益交越频率fc等于1/5的开关频率
fs，于是穿越频率
fc?
fs5?
1005
20khz
如果加入补偿网络后的回路增益函数以-20db/dec斜率处通过0db线，则变换器系统将有较好的相位裕量，为了得到-20db/dec的斜率，补偿网络在穿越频率处必须提供+20db/dec的斜率。
补偿网络的零点：
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