自来水厂水流量控制系统

1、自 动 控 制 原 理 课 程 设 计题 目 自来水厂水流量控制系统 校正装置设计 专 业姓 名班 级 指导教师 专郑 州 航 空 工 业 管 理 学 院机 电 工 程 学 院2012 年 12 月1、 设计目的通过课程设计，在掌握自动控制理论基本原理、一般电学系统自动控制方法的基础上，用MATLAB实现系统的仿真与调试。2、 设计要求收集和查阅有关技术资料，独立完成所承担的设计课题的全部内容，初步掌握设计原则、设计方法、设计步骤和设计规范的应用；对工程设计方案进行选择和分析；绘制设计图；撰写说明书。具体要求如下：1、 根据所学控制理论知识（频率法、根轨迹法等）进行人工设计校正装置，初步设计出

2、校正装置传递函数形式及参数；2、 使用MATLAB和Simulink，对加入的校正装置的系统进行动态仿真，并在计算机上对人工设计系统进行仿真调试，使其满足技术要求；3、 确定校正装置的电路形式及电路参数；4、 完成设计报告。1、 设计任务书（题目）自来水厂水流量控制系统校正装置设计 某自来水厂水流量控制系统的控制对象的开环传递函数为，设计校正装置的传递函数，是校正后系统满足如下动态及静态性能指标：（1）系统的稳态速度误差系数；（2）阶跃响应超调量，调整时间。2、 设计任务分析(1) 首先通过人工计算数据，画出矫正前的Bode图(2) 由系统的稳态速度误差系数1000可以确定增益K(3) 根据题

3、目中的要求对系统的传递函数进行校正，画出Simulink仿真框图，校正后的Bode图3. 设计过程1、 利用根轨迹法进行人工设计校正装置，初步设计出校正装置传递函数的形式及参数；2、根据所给的要求验证原系统是否符合要求，再按照校正装置的知识对系统进行校正；3、在MATLAB下，用simulink进行动态仿真，在计算机上对人工设计系统进行仿真调试，使其满足技术要求；4、确定校正装置的电路形式及电路参数并进行验证，验证所添加的校正装置是否满足指标。1.手工绘制开环传递函数画根轨迹图：1）系统有三个开环极点：，没有开环零点，所以根轨迹有三条，分别起始于开环极点，终止于无穷远处；2）根轨迹对称于实轴且

4、连续变化；3）渐近线有3条，渐近线与实轴的交点为：渐近线的倾角为：4）实轴上的根轨迹段位于上；5）根据分离点和会和点的公式：解得： 6）分离角为：7）根轨迹与虚轴的交点：所以可得：与虚轴交点为所以原系统的根轨迹如下图所示：4.1.数据计算题目中要求系统的稳态速度误差,则可取那么满足系统稳态性能指标要求=1000，则校正环节要求的放大系数为： = 则此时开环传递函数为： 由可得取可由公式:得出则由公式可得出由此可以看出元系统根轨迹需要加以修正，可在前串入超前校正装置，校正装置的确定，应使串入超前校正装置后的主极点通过希望的主导极点，也就是必须满足校正装置产生的超前相角：由题目要求得系统在希望主导

5、极点上的相角为：因此为使根轨迹通过希望的闭环极点，超前校正装置应在改点上产生的相角，而又由公式：则可得：令可得故校正装置的传递函数为：由前面算得,为补偿超前校正装置的幅度衰减，再传入一个放大倍数为的补偿放大器。校正后系统的开环传递函数为 手工画出校正后的根轨迹图如图所示：校正后的单位阶跃响应曲线如下图：由系统阶跃响应曲线图可以得到系统的稳态性能指标为：超调量：M 调整时间：t而且系统的稳态误差为：计算可得校正装置基本满足题目要求在Simulink下的系统设计和校正：七设计感想通过对本次自动控制理论实践课程的设计，使我巩固了原有的理论知识，培养了我应用所学知识和技能来分析、解决实际问题的能力。使理论与实际相结合，更加深了我对自动控制这门课程的理解和掌握，尤其是对根轨迹和分析系统性能这一块有了更深入的学习，在设计过程中激发了创新意识和创造能力，同时增强了MATLAB的认识与软件的操作技巧。今后我会更加努力的学习有关自