自动控制超前校正课程设计.docx

1、自动控制超前校正课程设计 大 连 海 洋 大 学 课 程 设 计 报 告 纸学院( 院系：信息工程 专业班级:自动化09-1 姓名:学号:090513自动化专业课程设计报告自动控制原理课程设计 班 级 自动化09-1班 姓 名 学 号 09051 时 间2011-12-26 2011-12-30 地 点 电信实验中心软件机房19 指 导 教 师 邓 长 辉、崔 新 忠 大 连 海 洋 大 学 信 息 工 程 学 院自 动 化 教 研 室目 录一、课程设计的题目与要求 1二、课程设计的目的 1三、课程设计的内容与安排 1四、课程设计的步骤 1五、课程设计的心得与体会 7六、参考文献.8超前校正课

2、程设计一、 课程设计设计题目：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

3、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、课程设计的内容与安排 1. 布置任务书，查阅资料设计、计算（天） 2. 程序设计、上机调试程序（天） 3. 调试、验收，书写报告（0.5天） 4. 成绩评定（0.5天）四、课程设计步骤1. 设计思想：设计一个串联超前校正环节，适当地选择参数a和T,就可以使其校正后系统的静态速度误差系数，相角裕度等满足指标的要求，从而改善系统的动态性能。2. 设计步骤：大 连 海 洋 大 学 课 程 设 计 报 告 纸学院( 院系：信息工程 专业班级:自动化09-1 姓名: 学号:1) 根据系统稳态

4、性能要求，确定开环增益K K=6.2) 利用已确定的开环增益K，画出校正前的开环Bode图STEP图和闭环Nyquist图。计算未校正系统的相角裕量。 3)根据已校正系统希望的剪切率，计算超前网络参数。 3.74rad/s, 1800-1590 =210由于题目要求=450，因此, 所以450-210+，先选取=200，于是有： =440，sin()=a-1/a+1=0.7547求出a=6.55-L()=Lc()=10Lg(a)=10Lg(6.55)=8.1624得=6.55rad/s确定超前网络参数TT=1/（m*sqrt（a）=0.06343所以，超前网络的传递函数为: 校正后的开环传函为

5、:大 连 海 洋 大 学 课 程 设 计 报 告 纸学院( 院系：信息工程 专业班级:自动化09-1 姓名: 4)验算已校正系统的相角裕量验证相裕角度为410不符合题目要求继续验证，重复上述过程，最后确定=270得相角裕度正好为45度，满足条件.所以6.51，确定超前网络参数为 T=1/（m*sqrt（a）=0.05375所以，超前网络的传递函数为: 校正后的开环传函为:3设计程序代码：1）校正前程序：num=6;f1=1,0,f2=0.1,1,f3=0.3,1;den=conv(f1,conv(f2,f3);mag,phase,w=bode(num,den);figure(1);margin

6、(mag,phase,w);hold on;figure(2);s1=tf(num,den);sys=feedback(s1,1);step(sys);hold on;figure(3);nyquist(sys);大 连 海 洋 大 学 课 程 设 计 报 告 纸学院( 院系：信息工程 专业班级:自动化09-1 姓名: 121校正前 STEP图，开环Bode图和闭环Nyquist图如下：大 连 海 洋 大 学 课 程 设 计 报 告 纸学院( 院系：信息工程 专业班级:自动化09-1 姓名: 12）校正后程序：num1=6;num2=0.4383,1;num=conv(num1,num2);f

7、1=1,0,f2=0.1,1,f3=0.3,1,f4=0.05375,1;den=conv(f1,conv(f2,conv(f3,f4);mag,phase,w=bode(num,den);figure(1);margin(mag,phase,w);hold on;figure(2);s1=tf(num,den);sys=feedback(s1,1);step(sys);hold on;figure(3);nyquist(sys);校正后的STEP图，开环Bode图和闭环Nyquist图如下：大 连 海 洋 大 学 课 程 设 计 报 告 纸学院( 院系：信息工程 专业班级:自动化09-1 姓

8、名: 大 连 海 洋 大 学 课 程 设 计 报 告 纸学院( 院系：信息工程 专业班级:自动化09-1 姓名: 1五、课程设计心得与体会：本次课程设计让我知道了跟轨迹法频率特性法及乃奎斯特图法，通过课设实践对上述方法有了更深如的理解，并通过本次设计认识到了所学原理知识的应用。阔宽了视野。最终能够完整的完成此次课程设计，锻炼了自己查询资料，阅读资料，运用资料的能力。加强了个人独立思考的能力，最终得到了比较正确的实验结果。大 连 海 洋 大 学 课 程 设 计 报 告 纸学院( 院系：信息工程 专业班级:自动化09-1 姓名:六、参考文献1. 自动控制原理 孟华 编著 机械工业出版社2. 自动控制原理胡寿松 编著 科学出版社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. MATLAB语言与自动控制系统设计 魏克新等 编著 机械工业出版社