机器人抓取装置位置控制系统校正装置设计.docx
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机器人抓取装置位置控制系统校正装置设计
Documentserialnumber【UU89WT-UU98YT-UU8CB-UUUT-UUT108】
机器人抓取装置位置控制系统校正装置设计
自动控制原理课程设计
题目：
机器人抓取装置位置控制系统校正装置设计
专业：
电气工程及其自动化
姓名：
班级：
学号：
指导老师：
职称：
郑州航空工业管理学院
机电工程学院
2011年12月
初始条件：
一个机器人抓取装置的位置控制系统为一单位负反馈控制系统，其传递函数为
，设计一个滞后校正装置，使系统的相角裕度
。
设计内容：
1.先手绘系统校正前的bode图，然后再用MATLAB做出校正前系统的bode图，根据MATLAB做出的bode图求出系统的相角裕量。
2.求出校正装置的传递函数
3.用MATLAB做出校正后的系统的bode图，并求出系统的相角裕量。
4.在matlab下，用simulink进行动态仿真，在计算机上对人工设计系统进行仿真调试，确使满足技术要求。
5.对系统的稳定性及校正后的性能说明
6.心得体会。
1频率法的串联滞后校正特性及方法
特性：
当一个系统的动态特性是满足要求的，为改善稳态性能，而又不影响其动态响应时，可采用此方法。
具体就是增加一对靠的很近并且靠近坐标原点的零、极点，使系统的开环放大倍数提高
倍，而不影响开环对数频率特性的中、高频段特性。
该方法的步骤主要有：
绘制出未校正系统的bode图，求出相角裕量
，幅值裕量
。
在bode图上求出未校正系统的相角裕量
处的频率
作为校正后系统的剪切频率，
用来补偿滞后校正网络
处的相角滞后，通常取
。
令未校正系统在
的幅值为
，由此确定滞后网络的
值。
为保证滞后校正网络对系统在
处的相频特性基本不受影响，可按
求得第二个转折频率。
校正装置的传递函数为
画出校正后系统的bode图，并校验性能指标
2确定未校正前系统的相角裕度
先绘制系统的bode图如下：
再用MATLAB程序绘制校正前系统的bode图，并由MATLAB计算系统校正前的相角裕度，程序如下。
num=[0,3];
den=conv（[1,0],conv（[1,1],[,1]））;
bode=（num,den）
由MATLAB绘制出的系统校正前的bode图如图1所示。
图1.校正前系统的bode图
由图可知：
根据公式：
3设计串联滞后校正
确定校正装置的传递函数
取
时，
由图1可知：
由题设的传递函数可知：
根据公式：
可得出
取
时，可得出
根据以上数据可求得校正装置的传递函数为：
用MATLAB对加入校正网络后的系统开环传递函数进行验证
由理论计算所得的滞后校正传递函数
可以确定校正后的系统开环传递函数G（s）。
应用MATLAB对加入滞后校正网络后的传递函数进行验证，程序如下。
num=conv（[0,3],[,1]）;
den=conv（conv[1,0],（[1,1],conv（[,1],[,1]）））;
bode=（num,den）
由MATLAB绘制出的系统校正后的bode图如图2所示。
图2.校正后的bode图
根据：
可求出：
4.误差允许的范围内，在matlab下进行动态仿真
下图是链接好的程序块：
图3校正前的simulink仿真图
图4校正后的simulink仿真图
由以上两图比较可知，未校正前，系统处于临界稳定状态，校正后，系统保持稳定，且在误差允许的范围内达到设计要求。
5.对系统的性能的分析说明
通过未校正前和校正后的bode图，我们可以看出，在系统的稳定性提高的同时，相角裕度也得到了应有的提高、由原来的提高到。
总体来说，在确保系统稳定性的前提下、系统的总体性能得到了提高。
6.心得体会
通过这次对控制系统的滞后校正的设计与分析，让我对串联滞后校正环节有了更清晰的认识，加深了对课本知识的进一步理解，也让我更进一步熟悉了相关的MATLAB软件的基本编程方法和使用方法。
在这次课程设计的过程中，从整体思路的构建到具体每一步的实现，过程并不是一帆风顺的，通过复习课本知识以及查阅有关资料确定了整体思路，通过自己在稿纸上演算确定校正网络参数，然后运用MATLAB软件编程验证，作图。
在word编辑以及MATLAB软件遇到了一系列问题，通过上网查询或者请教同学都得到了解决，因而设计的过程中也提高了我的软件使用能力
体会到了学习自动控制原理，不仅要掌握书本上的内容，还要灵活思考，善于变换，在提出问题、分析问题、解决问题的过程中提高自己分析和解决实际问题的能力。
要把理论知识与实践相结合起来，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。
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