自动控制原理课程设计报告开环传递函数Word文档下载推荐.docx

1、 94-1-4 系统的校正4-1-4-1 超前校正4-1-4-2 滞后校正 10第四问中的第二小题 114-2-1题目的分析4-2-2题目的代码4-2-3 运行的结果 124-2-4 系统校正4-2-4-1 超前校正4-2-4-2 滞后校正 13三、附录 16第一问第二问 17第三问 18第四问 19第一题未校正的单位阶跃响应图未校正前的BODE 图超前校正滞后校正 21第二题 22可得未校正前的BODE 图 23滞后超前校正 24四、 总结 26五、参考文献一、课设的任务与要求、课设的题目与问题题目：已知单位负反馈系统被控制对象的开环传递函数问题：1. 分析系统单位阶跃响应的时域性能指标2.

2、 当时，绘制系统的根轨迹，分析系统的稳定性3. 对系统进行频域分析，绘制其Nyquist图及Bode图，确定闭环系统的稳定性4. 用串联校正的频率域方法对系统进行串联校正设计，使系统满足如下动态及静态性能指标：4.1设计串联校正满足下列性能指标（1）在单位斜坡信号作用下，系统的稳态误差；（2）系统校正后，相位裕量。4.2设计串联校正满足下列性能指标（3）系统校正后，幅值穿越频率课设的要求单位阶跃响应时域指标的分析：绘制系统的单位阶跃响应曲线，利用曲线计算系统单位阶跃响应的时域性能指标，包括上升时间，峰值时间，调节时间，超调，振荡次数根据Matlab相关命令绘制系统的根轨迹，通过根轨迹分析系统的

3、稳定性根据Matlab相关命令绘制系统的Nyquist图和Bode图，由图分析系统的稳定性及稳定裕度按如下步骤，利用频率域串联校正方法对系统进行的串联校正设计：（1）根据要求的稳态品质指标，求系统的开环增益值；（2）根据求得的值，画出校正前系统的Bode图，并计算出幅值穿越频率、相位裕量（要求利用MATLAB软件编程进行辅助设计）,以检验性能指标是否满足要求。若不满足要求，则执行下一步；（3）画出串联校正结构图，分析并选择串联校正的类型（超前、滞后和滞后-超前校正）。（若可以采用多种方法，分别设计并进行比较）（4）确定校正装置传递函数的参数；（5）画出校正后的系统的Bode图，并校验系统性能指

4、标（要求利用MATLAB软件编程进行辅助设计）。若不满足，跳到第（4）步。否则进行下一步。（6）提出校正的实现方式及其参数。（要求实验实现校正前、后系统并得到的校正前后系统的阶跃响应）（7）若采用不同串联校正方法进行设计，比较不同串联校正方法的特点。（稳定性、稳态性能、动态性能和实现的方便性的比较）二、设计正文、第一问1-1 题目的处理设K = 10 时K* = 100GK = 100/s（s+1）G = 100/s2+10s+1001-2 题目的代码在MATLAB 中运行以下代码：GK = tf（100,1 10 0）;G = tf（100,1 10 100）;step（G）Wn = 10;

5、Kexi = 10/（2*Wn）;Beta = acos（Kexi）;Wd = Wn*sqrt（1-Kexi2）;Tr = （pi-Beta）/Wd;Tp = pi/Wd;Ts = 4.4/（Kexi*Wn）;Ct = exp（-pi*Kexi/sqrt（1-Kexi2）*100;1-3 运行的的结果Transfer functionG :100-s2 + 10 s + 100Wn =10Kexi =0.5000Beta =1.0472Wd =8.6603Tr =0.2418Tp =0.3628Ts =0.8800Ct =16.30341-4 比较以上数据与图中数据相吻合、第二问2-1 题目的

6、处理GK = K*-s2 + 10 s 分K* 0 和K* 0 时；num = 1;den = 1 10 0;rlocus（num,den）;K p = rlocfind （num,den）title（ROOT LOCUS）;K* 0 即K 0可满足系统稳定；由图可看出 K* 0 即 K 0 时 ,系统都稳定故设 K = 10 , K* = 100;则 GK = 100/s（s+10）;3-2 题目的代码在 MATLAB 中代码为：num = 100;mag phase w=bode（num,den）margin（mag,phase, w）nyquist（num,den）grid3-3 运行的

7、结果3-4 结论根据nyquist 稳定判据，R=0，P=0，Z=0 可知系统稳定、第四问第四问中的第一小题4-1-1题目的分析由单位斜坡信号作用下 45（图见附录）4-1-4 系统的校正4-1-4-1 超前校正4-1-4-1-1 问题的计算由计算可得 T = 0.04s a = 3.36 ;Gc = （0.s+1）/（0.04s+1）;结构图原理图4-1-4-1-2 题目的代码代码 ；Gk = tf （num0,den0）;代码；num2 = 0.031 1;den2 = 0.062 1;num0 = conv （num2,num1）;den0 = conv （den2,den1）;mag0

8、,phase0,w = bode（num0,den0）;figure;margin（mag0,phase0, w）4-1-4-1-3 运行的结果4-1-4-2 滞后校正4-1-4-2-1问题的计算计算可得 T = 11.87 b = 0.104 ;Gc = （1+1.23s）/（1+11.87s）4-1-4-2-2问题的代码figurenum3 = 1.23 1;den3 = 11.87 1;num4 = conv （num3,num1）;den4 = conv （den3,den1）;mag4,phase4,w = bode（num4,den4）;margin（mag4,phase4,w）;

9、由代码Gk = tf （num4,den4）;4-1-4-2-3运行的结果第四问中的第二小题4-2-1题目的分析由题 在单位斜坡信号作用下，系统的稳态误差 = 0.005 得出 K = 200;GK = 200/s（0.1s+1）;4-2-2题目的代码Gk = tf（200,0.1 1 0）;num1 = 200;margin（mag1,phase1,w）4-2-3 运行的结果4-2-4 系统校正4-2-4-1 超前校正4-2-4-1-1 题目的计算由计算 可得 T = 0.016s a = 1.63;Gc = （1+0.026s）/（1+0.016s）;4-2-4-1-2 题目的代码由代码n

10、um2 = 0.026 1;den2 = 0.016 1;margin（mag0,phase0,w）;4-2-4-1-3 运行的结果（见附录） 滞后校正4-2-4-2-1 问题的分析计算可得 T = 23.52 b = 0.052 ;Gc = （1+1.22s）/（1+23.52s）4-2-4-2-2 问题的代码Figurenum3 = 1.22 1;den3 = 23.52 1;由代码 4-2-4-2-3 运行的结果4-2-4-3 滞后超前校正4-2-4-3-1计算可得 Tb = 0.1 = 50 a = 40= 0.51 rad/sGc = （1+1.28s）（1+0.1s） / （1+5

11、.02s）（1+0.03s） ;4-2-4-3-2 问题的代码num5 =conv（20 1,0.1 1） ;den5 = conv（78.4 1,0.0025 1）;num6 = conv （num5,num1）;den6 = conv （den5,den1）;mag6,phase6,w = bode（num6,den6）;margin（mag6,phase6,w）;Gk = tf （num6,den6）;4-2-4-3-3 运行的结果三、附录第一问第二问第三问第四问第一题未校正的单位阶跃响应图未校正前的BODE 图超前校正可得校正后的 BODE 图可得超前校正后的单位阶跃响应图滞后校正可得

12、校正后的BODE 图可得滞后校正后的单位阶跃响应图第二题可得未校正前的BODE 图滞后超前校正可得超前滞后 校正后的单位阶跃响应图四、 总结此次课程设计使我对自动控制原理这门学科有了更深层次的理解与认识，在学习和操作过程中收获颇多，知道了自动控制原理的实际用途与用法，为我以后工作中使用所学过的自动控制原理知识奠定了良好的基础，使我了解并掌握了一定的软件运用，对一些数据的更能深入的分析，通过画各种图，让我对于数据的变化更加清晰，对这个课题的掌握更加全面，此次课程设计，为我以后的实际应用更打下了坚实的基础。最后，对此次帮助我的同学表示感谢，特别要致谢老师这个引路人，谢谢大家对我的帮助和教导。五、参考文献1、程 鹏 .自动控制原理M .北京：高等教育出版社， 20092、徐薇莉. 自动控制理论与设计M 上海：上海交通大学出版社,20013、欧阳黎明. MATLAB控制系统设计M. 北京： 国防工业出版社,2001