自动控制原理课程设计超前校正.docx

自动控制原理课程设计超前校正.docx

《自动控制原理课程设计超前校正.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《自动控制原理课程设计超前校正.docx（11页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

自动控制原理课程设计超前校正

作者：

王冠博

专业：

自动化

学校：

大连海洋大学

一.课程设计题目

已知单位反馈系统开环传递函数如下：

试设计超前校正环节，使其校正后系统的静态速度误差系数

，相角裕度为45度，并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，超前（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。

6.从总体上把握对系统进行校正的思路，能够将理论操作联系实际、运用于实际。

三.课程设计要求

1.认真查阅资料；

2.遵守课程设计时间安排；

3.按时上机，认真调试程序；

4.认真书写报告。

四.课程设计内容

1.设计思想

首先确定其K值，调用MATLAB函数算出截止频率和相角裕度并通过MATLAB绘制校正前的单位阶跃响应曲线，开环Bode图和闭环Nyquist图。

之后在Bode图上选取新的截止频率并算出超前网络参数a和T并写出新的传递函数。

最后，通过MATLAB绘制校正后的单位阶跃响应曲线，开环Bode图和闭环Nyquist图。

2.设计步骤

（1）已知给定的系统为Ⅰ型系统，其静态速度误差系数

，题目要求校正后系统的静态速度误差系数

，取

。

调用MATLAB函数：

num=[6];

den=[0.030.410];

G=tf（num,den）;

[Gm,Pm,Wcg,Wcp]=margin（G）

求出：

Gm=2.2222幅值裕度

Pm=21.2373相角裕度

Wcg=5.7735相位穿越频率

Wcp=3.7373幅值穿越频率

①使用simulink绘制校正前单位阶跃响应曲线

②绘制校正前开环Bode图

G=tf（6,conv（conv（[10],[0.11]）,[0.31]））;

bode（G）;

gridon

③绘制校正前闭环Nyquist图

num=[6];

den=[0.030.416];

G=tf（num,den）;

nyquist（G）;

gridon

（2）采用串联超前矫正，根据

，试在Bode图上取剪切频率为6.86的点，此时等式=10，求出a=10,根据

求出T=0.046097,再根据G

（s）=

求出超前传递函数为G

（s）=

，所以系统矫正之后的开环传递函数为

G

（s）G

（s）=

调用MATLAB函数：

G=tf（conv（[0.460971],6）,conv（conv（conv（[10],[0.11]）,[0.31]）,[0.0460971]））;

[Gm,Pm,Wcg,Wcp]=margin（G）

求出：

Gm=4.0670新的幅值裕度

Pm=46.4901新的相角裕度

Wcg=15.9019新的相位穿越频率

Wcp=6.8431新的幅值穿越频率

矫正之后的相角裕度为46.4901度，满足要求。

①使用simulink绘制校正后单位阶跃响应曲线

②绘制校正后开环Bode图

G=tf（conv（[0.460971],6）,conv（conv（conv（[10],[0.11]）,[0.31]）,[0.0460971]））;

bode（G）;

gridon

③绘制校正后闭环Nyquist图

num=[2.7666];

den=[0.0013830.048440.44613.7666];

G=tf（num,den）;

nyquist（G）;

gridon

（3）综合

figure

（1）;

num=[6];

den=[0.030.416];

G=tf（num,den）;

nyquist（G）;

holdon;

nu=[2.7666];

de=[0.0013830.048440.44613.7666];

H=tf（nu,de）;

nyquist（H）;

gridon;

figure

（2）;

J=tf（6,conv（conv（[10],[0.11]）,[0.31]））;

bode（J）;

holdon;

K=tf（conv（[0.460971],6）,conv（conv（conv（[10],[0.11]）,[0.31]）,[0.0460971]））;

bode（K）;

gridon;

figure（3）;

nun=[6];

dem=[0.030.416];

L=tf（nun,dem）;

step（L）;

holdon;

nug=[2.7666];

deh=[0.0013830.048440.44613.7666];

F=tf（nug,deh）;

step（F）

五.课程设计总结

这次课设总体感觉没有上次的MATLAB课设难，因为上次的是毫无头绪，而这次却有了校正前的思路，至于校正后，需要钻研一番。

矫正的重点无非就是开环增益、剪切频率、相角裕度的选取与计算。

这其中也遇到了许许多多的问题，经查找资料与同学探讨也同样克服了许许多多的问题。

其实主要的问题无非两点：

对矫正系统的不熟悉；对MATLAB函数的不熟悉。

经过一周的课设，理论联系实际，我不光复习了单位阶跃响应曲线，Bode图和Nyquist图，也同样了解了超前矫正的相关内容，受益良多。

唯一的不足便是课设的时间很紧，因为我们不光要考英语四六级，也同样即将进行期末考试，压力很大啊……..

六.参考文献

【1】李盛德MATLAB程序设计与应用大连海事大学出版社

【2】丁涛，张孟喜MATLAB实用教程北京交通大学出版社

【3】孟华自动控制原理国防工业出版社

【4】郭平自动控制原理中国电力出版社

【5】黄忠霖自动控制原理的MATLAB实现国防工业出版社