根轨迹课程设计.docx

1、根轨迹课程设计西安石油大学课 程 设 计电子工程 学院 专业班题 目 根轨迹法校） 学 生 指导老师 二O一O年十二月 自动控制理论I 课程设计任务书题 目根轨迹法校正学生姓名学号200专业班级电气设计内容与要求设计内容：8.系统如下图所示，设计一位置调节器，使系统满足下述性能指标。图相敏整流与滤波环节传递函数为，转速环的等效闭环传递数为，减速器的传递函数为。已知其中数： =0.0007V/()； =0.002s； =0.01s； =0.00025Vs/()； =1）.在单位加速度信号(t的单位为s)作用下，系统误差0.01。2).系统阶跃响应动态性能指标超调量：%30%；调节时间：0.3s。

2、 设计要求：（1） 编程绘制原系统的单位阶跃响应曲线，并计算出原系统的动态性能标； （2） 利用SISOTOOL设计校正方案（得到相应的控制器参数）；（3） 绘制校正后系统阶跃响应曲线，并计算出校正后系统的动态性能指标；（4） 整理设计结果，得出设计结论并提交设计报告。起止时间2010 年 12 月 20 日 至 2010 年 12 月 27 日指导教师签名年 月 日系（教研室）主任名年 月 日学生签名 2010年12月27日 报告目录1.1任务书.（2）2.1课程设计的题目.（4）2.2设计思想及内容.（4）2.3编制的程序.（5）2.4设计运行结论（10）2.5设计总结（10）2.6参考文

3、献（10） 自动控制理论课程设计 （一）课程设计的题目8.系统如下图所示，设计一位置调节器，使系统满足下述性能指标。图相敏整流与滤波环节传递函数为，转速环的等效闭环传递函数为，减速器的传递函数为。已知其中参数： =0.0007V/()； =0.002s； =0.01s； =0.00025Vs/()； =4。（1）.在单位加速度信号(t的单位为s)作用下，系统误差0.01。（2）.系统阶跃响应动态性能指标超调量：%30%；调节时间：0.3s。（二）设计思想及内容设计思想：当系统的性能指标给定为时域指标（如超调量、阻尼悉数、自然频率等）时，用根轨迹法对系统进行校正比较方便。这是因为系统的动态性能取

4、决于它的闭环零、极点在s平面上的分布。因此，根轨迹法校正的特点就是：如何选择控制器的零、极点，去促使系统的根轨迹朝有利于提高系统性能的方向发展，从而满足设计要求。所以，根轨迹法校正就是迫使被校正系统的根轨迹通过期望主导极点而达到校正的目的。设计内容：（1）.求单位负反馈系统的开环传递函数。 （2）.求校正装置的放大系数Kc。 根据自动控制理论，对于I型系统有校正装置的放大系数为 取Kc=143根据题目要求，因为要满足0.01，函数的形式应为F=Kc/s, 开环增益为：K=Kc*K0=100, 所以系统的开环传递函数为：*1/s（三）编制的程序（1）.原系统开环传函的求取。k1=0.0007n1

5、=1d1=0.002 1w1=tf(k1*n1,d1) %的传递函数k2=1/0.00025n2=1d2=0.02 1w2=tf(k2*n2,d2) %的传递函数k3=1/4n3=1d3=1 0w3=tf(k3*n3,d3) %的传递函数w=w1*w2*w3 %运行程序结果：k1 = 7.0000e-004n1 = 1d1 = 0.0020 1.0000 Transfer function: 0.0007-0.002 s + 1 k2 = 4000n2 = 1d2 = 0.0200 1.0000 Transfer function: 4000-0.02 s + 1 k3 = 0.2500n3

6、= 1d3 = 1 0 Transfer function:0.25- s Transfer function: 0.7-4e-005 s3 + 0.022 s2 + s(2).检验原系统的响应超调量是否满足条件。k1=0.0007n1=1d1=0.002 1w1=tf(k1*n1,d1) %w1k2=1/0.00025n2=1d2=0.02 1w2=tf(k2*n2,d2) %w2k3=1/4n3=1d3=1 0w3=tf(k3*n3,d3) %w3kc=143nc=1dc=1 0wc=tf(kc*nc,dc)w=w1*w2*w3*wc %wsisotool(w)程序运行后，可得下图所示的未

7、经校正系统的根轨迹、Bode图及其性能指标：未校正系统根轨迹未校正系统响应及动态性能指标由图可知，系统的上升时间=0.0189s;调节时间=0.199s;超调量%=39.3%。校正后系统的根轨迹校正后系统的响应曲线 由图可知，系统的上升时间=0.00399s;调节时间=0.023s;超调量%=29.2%。（四）设计结论校正装置的传递函数为由系统校正后的响应曲线知，校正后系统在超调量和调节时间方面，满足设计要求。（五）设计总结通过这次课程设计，了解和浅层次的掌握了MATLAB软件系统，在工程数学领域状态空间里的运用。学到了一些基本的技能，更深刻的体会到MATLAB软件的强大应用。（六）参考文献薛朝妹，霍爱清，自动控制理论课程设计指导书，西安：西安石油大学电子工程学院，2007年。瞿亮，基于的控制系统计算机仿真，北京：清华大学出版社，2006年。