自动控制课程方案滞后环校正.docx
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自动控制课程方案滞后环校正
自动化专业课程设计报告
《自动控制原理设计》
班级：
自动化10—1班
姓名：
许明
学号：
1005130116
时间：
2018年12月17-21日
地点:
实验楼17实验室
指导教师:
崔新忠
自动化教研室
自动控制课程设计
一、课程设计题目：
已知单位反馈系统开环传递函数如下：
试设计滞后校正环节，使其校正后系统的静态速度误差系数
，系统阻尼比
，绘制校正前后系统的单位阶跃响应曲线，开环Bode图和闭环Nyquist图。
二、课程设计目的
1.通过课程设计使学生更进一步掌握自动控制原理课程的有关知识，加深对内涵的理解，提高解决实际问题的能力。
2.理解自动控制原理中的关于开环传递函数，闭环传递函数的概念以及二者之间的区别和联系。
3.理解在自动控制系统中对不同的系统选用不同的校正方式，以保证得到最佳的系统。
4.理解在校正过程中的静态速度误差系数，相角裕度，截止频率，滞后角频率，分度系数，时间常数等参数。
5.学习MATLAB在自动控制中的应用，会利用MATLAB提供的函数求出所需要得到的实验结果。
三、课程设计内容
1.已知单位反馈系统开环传递函数如下：
试设计滞后校正环节，使其校正后系统的静态速度误差系数
，系统阻尼比
，绘制校正前后系统的单位阶跃响应曲线，开环Bode图和闭环Nyquist图。
假定此时的系统的静态速度误差系数是符合要求的，即：
则有：
下面画出未校正前系统的对数频率特性，如图所示可知Wc。
=1.91rad/s,计算出未校正前的系统的相角裕量
=-40.1°
相角裕量为负值，说明未校正系统不稳定。
K=13.44,故有；
1）对原系统进行分析，绘制该系统的单位阶跃响应
其对应的代码：
num=[13.44]。
den=[13.62.240]。
sys=tf（num,den>。
sys1=feedback（sys,1>。
t=0:
0.1:
45。
step（sys1,t>
holdon
grid
holdoff
title（'校正前单位阶跃响应图'>
2>未校正前的根轨迹图
对应代码:
num=[13.44]。
den=[1,3.6,2.24,0]。
rlocus（num,den>。
grid。
3）校正前博德图
对应代码：
num=[13.44]。
den=[13.62.240]。
sys=tf（num,den>。
margin（sys>
holdon
grid
holdoff
由图中可得：
截止频率Wc=1.91
相角裕度γ=-11.6
幅值裕度h=-4.44
4）校正前奈斯图
其相应代码：
num=[13.44]。
den=[13.62.2413.44]。
nyquist（num,den>
title（'校正前奈奎斯特图'>
四、校正装置设计
<1）参数的确定
在系统前向通路中插入一个相位滞后的校正装置，确定校正装置传递函数。
；ξ≤0.01
；取
=30.7°，一般取
c
（
>=-6°～-14°
由
=
（
>+
c
（
>
取
c
（
>=-10°，计算得
<
）=40.7°，
通过
<
）可求得
=0.597
根据20lgb+L（
>=0,
确定滞后网络参数b和T：
b=0.127，T=65.95
即校正装置传递函数为：
G=
校正后的传递函数为：
校正后的单位阶跃图
num=[13.44]。
den=[13.62.240]。
sys1=tf（num,den>。
num1=[8.381]。
den1=[65.951]。
sys2=tf（num1,den1>。
sys3=sys1*sys2。
sys4=feedback（sys3,1>。
t=0:
0.1:
45。
step（sys4,t>
从阶跃响应图中可以看到，系统此时稳定
3）校正后的博德图
相应代码。
num=[13.44]。
den=[13.62.240]。
sys1=tf（num,den>。
num1=[8.381]。
den1=[65.951]。
sys2=tf（num1,den1>。
sys3=sys1*sys2。
margin（sys3>
grid
相角裕度=35.5°
幅值裕度=12.5db
4）校正后的奈氏图
校正后奈氏图代码：
num=[112.627213.44]。
den=[65.95238.42151.328114.86713.44]。
nyquist（num,den>
5）校正后的根轨迹图
根轨迹代码：
num=[221.7613.44]。
den=[127.15458.74252.41622413.44]。
rlocus（num,den>。
grid。
五、总结
通过这次对控制系统的滞后校正设计的分析，让我对串联滞后校正环节有了更清晰的认识，同时也学会了公式编辑器的基本使用方法，加深了对课本知识的进一步理解。
在这次课程设计的过程中，虽然开始有不少知识不是很了解，但通过查找资料以及咨询同学和老师，最后都得到了解决，在寻找答案的过程中，我学到了很多平时缺少的东西，也使我深深认识到认真学习的重要性，平时看似不起眼的一些知识点在关键时刻却有着重要的作用。
同时，这次课程设计让我接触到Matlab软件，用它对控制系统进行频域分析，大大简化了计算和绘图步骤，计算机辅助设计已经成为现在设计各种系统的主要方法和手段，因此熟练掌握各种绘图软件显得尤为重要。
在今后的学习中，我会发挥积极主动的精神，把所学知识与实践结合起来，努力掌握Autocad、Matlab等相关软件的使用方法。
在这次课程设计过程，也让我深深地体会团队精神的重要性。
从课程设计的入手到最后分析，对于一个人来说可能是个不小的挑战，注意到每个细节更是不易，我们班的各位同学在独立思考的基础上，遇到难题互相帮助，使各种难题得到了解决。
通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，仅有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。
在设计过程中遇到的问题是很多的，但我想难免会遇到这样或那样的问题，同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固……通过这次课程设计之后，一定把以前所学过的知识重新温故。
六、参考文献
1《控制系统计算机仿真与辅助设计》任兴权姚建宇徐心和马先编著东北工业出版社
《自动控制原理》孟华编著机械工业出版社
3、《控制系统设计与仿真》李宜达编著清华大学出版社
4、《控制系统仿真与计算机辅助设计》薛定宇编著机械工业出版社
5、《MATLAB7辅助控制系统设计与仿真》飞思科技产品研发中心电子工业出版社
6、《MATLAB语言与自动控制系统设计》魏克新等机械工业出版社
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