自动控制原理课程设计晶闸管直流电机调速系统.docx

1、自动控制原理课程设计晶闸管直流电机调速系统自动控制原理课程设计-晶闸管-直流电机调速系统 设计任务及设计过程（一）设计任务晶闸管-直流电机调速系统如图所示 （ksm10）1、画出未校正系统的根轨迹图，分析系统是否稳定。2、对系统进行串联校正，要求校正后的系统满足指标：（1）相角稳定裕度Pm40 , 幅值稳定裕度Gm13。（2）在阶跃信号作用下，系统超调量Mp25%，调节时间Ts40 , 幅值稳定裕度Gm13。（2）在阶跃信号作用下，系统超调量Mp25%，调节时间Ts0.15秒。从下图可以看出未校正的伯德图中可以看出；系统不满足校正要求，输入以下函数：n1=10;d1=4.099e-007 0.

2、0002695 0.01476 0.1925;sys1=tf(n1,d1); z,p,k=tf2zp(n1,d1);z1=z -1;p1=-598.6366 -38.4242 -20.4167 -170sys=zpk(z1,p1,k);w=logspace(-1,5);figure(1);bode(sys,w);margin(sys);figure(2);nyquist(sys);figure(3);rlocus(sys)grid on;校正后的伯德图：从上图可以看出，校正后的伯德图中，pm=51.5,gm=13.4,通过计算可知其系统超调量Mp=20%25%，调节时间Ts=0.8秒0.15秒

3、。满足系统的要求。3、分别画出校正前，校正后和校正装置的幅频特性图。校正前的幅频特性：校正后的幅频特性：校正装置的幅频特性：4、给出校正装置的传递函数：G（s）=s+1/s+170;从第一个未校正的伯德图中可以看到系统的指标不满足要求，此时幅值裕度和相角裕度都偏小，考虑添加一个较小的零点，为-1，加上零点后，发现幅值裕度依然偏小，但是相交裕度满足了要求，这时候再加上一个极点，经过几次的尝试得到极点-170可以满足给定的幅值裕度。此时满足第一个性能指标，在经过超调量和调节时间的计算公式来计算相应的值，发现系统满足指标超调量Mp=20%25%，调节时间Ts=0.8秒0.15秒。5、分别画出系统校正

4、前、后的开环系统的奈奎斯特图，并进行分析。校正前：校正后：分析：由图可以看出，校正前是绕（-1，0j）1圈，即R=1，由奈氏判据得，p=0所以Z不等于0，闭环系统不稳定。校正后的奈氏曲线未绕（-1，0j）点，R=0，则Z等于0，闭环系统稳定。6、分别画出系统校正前、后的的根轨迹图。校正前：n1=10;d1=4.099e-007 0.0002695 0.01476 0.1925;sys1=tf(n1,d1); z,p,k=tf2zp(n1,d1);z1=z -1;p1=-598.6366 -38.4242 -20.4167 -170sys=zpk(z1,p1,k);w=logspace(-1,5

5、);figure(1);bode(sys,w);margin(sys);figure(2);nyquist(sys);figure(3);rlocus(sys)grid on;从以上的校正后的根轨迹图可以看出，系统稳定。第三章 系统建模与仿真7、在SIMULINK中建立系统的仿真模型，在前向通道中分别接入饱和非线性环节和回环非线性环节，观察分析非线性环节对系统性能的影响。这是未加环节时的scope：加上饱和非线性环节：在下图中加入的是saturation 模块是限幅的饱和特性模块，作用是对输入信号进行限幅。加上回环非线性环节：下图中加入的是backlash模块，是磁滞回环特性模块从上图可以看出

6、，加入非线性环节后，系统的增益有所下降，系统变得更加稳定。8、应用所学的知识分析校正器对系统性能的影响（自由发挥）。 当未校正系统不稳定，且要求校正后系统的响应速度，相角裕度和稳态精度较高时，以采用串联滞后超前校正为宜。超前校正利用其超前校正相位特性，获得系统所需的超前相位量，故可以改善系统稳定裕度，而超前改变稳定裕量较小，有时要采取两次超前校正。滞后校正是其的高频衰减特性，使幅值穿越频率下降，从而提高相位裕度。可以降低高频噪音。滞后-超前校正使其超前部分来增加系统的相角裕度，同时其滞后部分来改善系统的稳定裕度。总结与体会： 在这次的课程设计之前，对于自控控制原理的相关知识，我们重新翻看好几遍

7、以前的书本。在校正设计时候，在试取值时需要对校正原理较好的理解才能取出合适的参数，期间我们也不是一次就成功，选了几次才选出比较合适的参数。这种不断尝试的经历让我们养成一种不断探索的科学研究精神，我想对于将来想从事技术行业的学生这是很重要的。每一次课程设计都会学到不少东西，这次当然也不例外。不但对自动原理的知识巩固了，也加深了对MATLAB这个强大软件的学习和使用。 同时，通过这次期末的课程设计，使我认识到自己这学期对这门课程的学习还远远不够，还没有较好地将书本中的知识较好地融合，这为我在以后的学习中敲了一记警钟参考文献：1 薛定宇.控制系统计算机辅助设计-MATLAB语言及应用. 清华大学出版社.1996年2 高国燊.自动控制原理.华南理工大学出版社.2013年3 曹戈. MATLAB教材及实训.机械工业出版社.2008年4 龚剑.MATLAB入门与提高.清华大学出版社.2003年5胡寿松.自动控制原理.科学出版社.2008年6楼顺天.基于MATLAB的系统分析与设计.西安电子科技大学出版社.1999年