自动控制原理课程设计1.doc

自动控制原理课程设计班级：08030801学号：2008301953姓名：李冬予一、设计目的：学习使用matlab进行控制系统的计算机辅助设计二、设计任务：某单位反馈控制系统，其开环传递函数为试设计一个串联滞后-超前装置，使校正后系统：1、 稳态速度误差系数等于10；2、 相位裕度。三、设计步骤：1、用matlab编程绘制校正前后系统的伯德图、单位阶跃响应曲线，并从图中得出系统的频域及时域性能指标；（1）根据静态指标有得。画出未校正系统的bode图、频域指标时域图：未校正bode图和频域指标未校正系统的阶跃响应曲线由图可知：相角裕度，截止频率 幅值裕度，穿越频率所以，该系统不稳定，需要进行校正。（2）根据题目要求使用串联滞后-超前校正，设计校正参数在待校正系统的bode图上，选择斜率从变为的交接频率作为校正超前部分的交接频率。所以由未校正bode图可知。根据，校正后的截止频率无要求的指标要求。结合本题在处， 可选校正后截止频率在处。再由式可近似计算出。此时，滞后-超前校正网络的频率特性可写为相应的已校正系统的频率特性为根据上式，利用相角裕度指标要求，可以确定校正参数。已校正系统的相角裕度为经计算求得。校正网络传递函数为其中，于是，校正网络和已校正网络的传递函数为2、对校正前后系统的性能进行比较，检验所设计系统性能指标是否达到要求；校正后bode图和频域指标校正后系统的阶跃响应曲线由图可知，校正后系统的相角裕度，截止频率。幅值裕度，穿越频率。满足 时域特性：所以，校正后的系统稳定且符合要求，各方面的动态性能良好。3、能否设计一个串联滞后校正装置，使系统达到设计要求？现做如下计算：根据要求和估值，经计算得，据未校正bode图得。根据式求出，再由式算出，则滞后传递函数为校正后系统的传递函数得到滞后校正的bode图和时域图：滞后校正后bode图和频域指标滞后校正后系统的阶跃响应曲线由上图可知，由图可知，校正后系统的相角裕度，截止频率。幅值裕度，穿越频率。时域特性：由上看出，若采用纯滞后校正装置可以使相位裕度提高到左右，但时间常数过大，实际上是无法实现。其次在单位阶跃响应下，延迟时间，上升时间，峰值时间，调节时间都比滞后-超前的大的多，动态性能较差因此滞后-超前校正装置较滞后校正装置更加优越，不应该用串联滞后校正装置。这是因为，滞后校正是利用滞后网络的高频幅值衰减特性对系统进行校正的。它需要在足够小的频率值上安置滞后网络第一个交接频率，以保证在需要的频率范围内产生有效的高频幅值衰减特性。这样就可能会得出时间常数大到不能实现的结果。滞后超前校正装置综合了滞后和超前校正各自的特点，即利用校正装置超前部分来改善动态性能，利用校正装置滞后部分来改善系统的稳态性能。2者相辅相成，达到了同时改善系统动态和稳态性能的目的。四、matlab程序代码未校正前g=tf(10,0.5 1.5 1 0);t=0:0.01:6;sys=feedback(g,1);figure(1)step(sys,t);gridfigure(2)margin(g);滞后-超前系统g=tf(10,0.5 1.5 1 0);gc=tf(4 1,40 1);gz=tf(1 1,0.1 1);s=g*gc*gz;t=0:0.01:20;sys=feedback(s,1);figure(1)step(sys,t);gridfigure(2)margin(s);滞后校正g=tf(10,0.5 1.5 1 0);gc=tf(19 1,380 1);s=g*