控制系统校正课程设计自动控制课程设计Word格式.docx

1、1. 能用解复杂自动控制理论题目。2. 能用设计控制系统以满足具体性能指标。3. 能灵活应用的工具箱和仿真软件，分析系统的性能。 设计题目： 已知单位负反馈系统的开环传递函数:试用频率法设计串联滞后超前校正装置，使系统的相角裕量，静态速度误差系数。第三章 校正函数的分析与设计1，根据稳态误差系数的要求：用MATLAB求极限：Clear;syms k0 s; y=（s*k0）/（s*（s+2）*（s+40）;kv=limit（y,s,0）得到系统的开环增益为：。即该系统的开环传递函数为：2，利用已经确定的开环增益k,画出未校正的系统的Bode图，求出相位裕度和幅值裕度。在MATLAB中输入：G=

2、tf（0 0 0 2000,1 42 80 0）;kg,r=margin（G）;figure（1）;margin（G）;hold on;figure（2）;sys=feedback（G,1）;step（sys）该程序执行后，得系统的Bode图及性能指标r = 6.45即模稳定裕度：= 穿越频率：=相稳定裕度： 剪切频率：由于计算的相稳定裕度：，达不到题目中系统的相角裕量的要求，这样系统工作不能稳定，系统需要校正。这也能从阶跃响应曲线中可以看出，系统需要校正。3，具体设计及相关参数值确定 根据题意，选择校正装置：串联滞后超前校正装置。滞后校正装置的传递函数:根据题目要求，取校正后系统的 剪切频率

3、：=不变，一般，这时取 。并编写求滞后校正装置传递函数的MATLAB程序：wc=6.88;beta=9;T=1/（0.1*wc）;betat=beta*T;Gc1=tf（T 1,betat 1）运行得到：Transfer function:1.453 s + 1-13.08 s + 1即滞后校正装置传递函数为：超前校正装置的传递函数:，并编写求超前校正装置传递函数的MATLAB程序：n1=conv（0 2000,1.453 1）;d1=conv（conv（conv（1 0,1 2）,1 40）,13.08 1）;sope=tf（n1,d1）;num=sope.num1;den=sope.den

4、1;na=polyval（num,j*wc）;da=polyval（den,j*wc）;g=na/da;g1=abs（g）;h=20*log10（g1）;a=10（h/10）;wm=wc;T=1/（wm*（a）（1/2）;alphat=a*T;Gc2=tf（T 1,alphat 1）1.302 s + 1-0.01622 s + 1校验系统校正后频域性能是否满足要求包含滞后校正装置和超前校正装置的系统传递函数为：n1=2000;d1=conv（conv（1 0,1 2）,1 40）;s1=tf（n1,d1）;s2=tf（1.453 1,13.08 1）;s3=tf（1.302 1,0.0162

5、2 1）;sope=s1*s2*s3;margin（sope）在校正之后：= 相稳定裕度： 剪切频率：用频率法设计串联滞后超前校正装置校正后，系统的相角裕量满足了系统的要求。第四章 传递函数特征根的计算要求：利用函数求出校正前与校正后系统的特征根，并判断其系统是否稳定，为什么？1校正前系统的特征根并判断系统的稳定性输入MATLAB程序：num=2000; den= conv（1 0,conv（1 2,1 40）; g=tf（num,den）; sys=feedback（g,1）; pzmap（g）; t=tf（num,den）; pzmap（t）; p,z=pzmap（g）; den=sys.

6、den1; r=roots（den）; disp（r）运行后得到：特征根为 -41.2361 -0.3819 + 6.9538i -0.3819 - 6.9538i有在右半平面的根，所以系统不稳定。校正后：程序为num=conv（conv（1.453 1,1.302 1）,0 2000）; d3=conv（13.08 1,conv（0.01622 1,1 0）; d2=conv（1 2,1 40）; den=conv（0 d3,0 d2）; conv（13.08 1,conv（0.01622 1,1 0）;-70.1584 -16.1464 + 4.4315i -16.1464 - 4.431

7、5i -0.6388 + 0.2669i -0.6388 - 0.2669i可以看出都是左半平面，系统稳定。第五章 系统动态性能的分析利用MATLAB作出系统校正前与校正后的单位脉冲响应曲线，单位阶跃响应曲线，单位斜坡响应曲线，分析这三种曲线的关系？求出系统校正前与校正后的动态性能指标%、tr、tp、ts以及稳态误差的值，并分析其有何变化。校正前阶跃响应： % MATLAB PROGRAM j005.m % k=2000;n1=1;d1=conv（1 0,conv（1 2,1 40）; s1=tf（k*n1,d1）;sys=feedback（s1,1）;求，ess:由图知，是发散的，所以不稳定

8、，无法求出，ess校正后的阶跃 k=conv（1.453 1,1.302 1）;d3=conv（13.08 1,conv（0.01622 1,1 0）;d2=conv（1 2,1 40）;d1=conv（0 d3,0 d2）;s1=tf（k*n1,d1）; figure（2）;求，ess：超调量=（1.03-1）/1=3%上升=0.997峰值=2.35调节=4.81 稳态误差ess=1-1=0冲激响应impulse（sys）校正后斜坡响应n=1;d2=1 0;s2=tf（n,d2）;sys2=sys s2;step（sys2）斜坡响应:k=conv（1.453 1,1.302 1）;dd=1 0;s2=tf（n,dd）;三条曲线关系：斜坡响应曲线的导数是阶跃，阶跃响应曲线的导数是冲激响应曲线。第六章 绘制根轨迹图及Nyquist图绘制系统校正前与校正后的根轨迹图，并求其分离点，汇合点及虚轴交点的坐标和相应点的增益*值，得出系统稳定时增益K*的变化范围。绘制系统校正前与校正后的Nyquist图，判断系统的稳定性，并说明理由。校正前 num=1; d1=conv（1 0,conv（1 2,1 40）; g0=tf（num,d1）;rlocus（g0）nyquist（s1）判断稳定性:已知,开