I型三阶系统的典型分析与综合设计

1、成绩自动控制原理课程设计报告题目：I型三阶系统的典型分析与综合设计系 别_专业名称 _班 级_学 号_姓 名_指导教师_重庆邮电大学移通学院自动化系制2021年12月重庆邮电大学移通学院2摘要：在科学技术高速开展的今天，自动控制技术已经广泛的运用与制造 业，农业，交通，航空航天等众多部门，极大地提高了社会劳动生产率，改善了 人们的劳动环境，丰富和提高了人民的生活水平。在今天的社会中，自动化装置已经无所不在，为人类文明进步做出了重要的奉献。自动控制原理的课程设计是 检验我们学过只是扎实程度的好时机，也让我们的知识体系更加系统，更加完善。 在不断学习新知识的根底上得到动手能力的训练， 启发创新思维

2、及独立解决实际 问题的能力，提高设计，装配，调试能力。In the rapid development of science and technology, automatic control technology has beenwidely used with many sectors such as manufacturing, agriculture, transportation, aerospace,and greatly improve the social labor productivity, and improve peoples working environment,e

3、nrich and improve the peoplesstandard of living. In todays society, the automation devicehas been everywhere, and made important contributions to the progress of human civilization.Curriculum design of automatic control theory to test welearned just a solid degree of goodopportunities, but also to o

4、ur body of knowledge more systematically, more perfect. Constantlylearning new knowledge based on training ability, and inspire innovative thinking and theability to solve practical problems independently, and to improve the design, assembly,commissioning and capacity.关键字：系统分析性能指标系统校验设计系统Keywords: S

5、ystem Performance Analysis System Design SystemCalibration重庆邮电大学移通学院3目录一、系统说明概述5 5二、系统分析6 6三、系统综合8 8四、系统物理模拟图1010总结1313参考文献1414重庆邮电大学移通学院4重庆邮电大学移通学院?自动控制原理?课程设计简明任务书一、设计题目：I型三阶系统的典型分析与综合设计二、系统说明：设单位反应系统开环传递函数为GoS =-k-，试设计串联s1 0.1s1 0.02 s校正装置，使系统满足KV_70,ts1,c% 40%三、根本要求：a利用频率法分析系统：1作原系统的Bode图；2分析原系统

6、的性能，当原系统的性能不满足设计要求时，那么进行系统校正。b利用频率法综合系统：1画出串联校正结构图，分析并选择串联校正的类型微分、积分或微 分-积分校正；2确定校正装置传递函数的参数；3画出校正后的系统的Bode图，并校验系统性能；假设不满足，那么重新确 定校正装置的参数。c完成系统综合前后的有源物理模拟验证实验；四、课程设计报告：a课程设计计算说明书一份；b原系统组成结构原理图一张自绘；c系统综合前后的模拟图各一张附实验结果图；d封面装帧成册；重庆邮电大学移通学院5、系统说明(概述)1.1.设计目的(1)掌握自动控制原理课程中所学的理论知识(2)掌握反应系统的根本理论和方法，对工程系统进行

7、全面分析(3)掌握控制系统的设计与校正方法(4)掌握使用mathtype, visio, matlab的使用方法2 2 . .系统原理(简介)R = 1MC ,C1= *F,R2=100KC, Rf1=500Kc,C2=1NF R3=500KG,Rf1= 2MC ,C2=* F3 3 . .各环节的性能、功能特性说明(1)积分环节输入量与输出量成积分关系的环节，简称为积分环节。其特点： 输入量与输出量的积分成正比例，当输入消失，输出保持不变，具有 记忆功能，积分环节收到扰动自身无法到达稳定。R3Rf2C(t)重庆邮电大学移通学院6(2)惯性环节一阶惯性环节的微分方程是一阶的，且输出响应需要一定

8、时间 后到达稳态值，因此称为一阶惯性环节。其特点：输出信号对 输入信号的响应存在惯性(输入信号阶跃参加后，输出信号不 能突然变化，只能随着时间增加逐渐变化)。4 4 . .设计根本要求(1)要求输出等于给点输入所要求的期望输出值。(2)要求输出尽量不收扰动的影响。(3)衡量一个系统是否完成以上两点，把要求划为稳，快，准评价5.5.设计指标设定：输入为r(t尸a+bt(其中:a=10 b=20);在保证静态指标KV至70的前提下；要求动态期望指标：(rp%w40% ; ts 1sec.二、系统分析1 .原系统Bode图重庆邮电大学移通学院72 .稳定性分析特征方程：D(S) =S(1 0.1S)

9、(1 0.02S) k =0.002S30.12S2S k根据劳斯判据判定:S30.00210S20.12000.12 - 0.002 k八八-000.12k000.12 -0.002k 00.12KW 60因为Kv三70二系统不稳定3 .稳态精度分析essR t )=5 10t5 10 5s 10R(s)一三二s s sk R(s)s(1 0.1s)(1 0.02s) kE(s) =R- F (s) I - R(s) 1 -C(s)1=lim sE(s) = lims0s0sR(s) 1 -C(s) 1C(s) =R(s)G0(s)1 G0(s)重庆邮电大学移通学院8s210s(1 0.1s

10、)(1 0.02s) k-k 5s 10s4.动态性能分析超调量Mp和调节时间tsps22ns ，n2= s210s 10kK=20二4n=10s/2瓦-_超调量二=e I 100% ： 68.5%超调量不满足要求:- % 20%三、系统综合G0(s) =ks(1 0.1s)(1 0.02s)k-s(1 0.1s)调节时间ts二(3 :4):0.6 ： 0.8s(1 0.1s)(1 0.02s) k10重庆邮电大学移通学院91 .利用期望指标绘制Bode图重庆邮电大学移通学院102 .设计校正规律和校正装置电路图、装置参数3 .系统综合过程表达Bode图上谐振峰值:M1sin超调量ts ：Wc

11、M=1.5= 41.81由于ts1取ts=0.5wc= 23.4由bode图得至U wc0=19 23.4原系统相位裕度co=180(19)-100 38.680所需的相位超前角m =c- C0(50-200) = 63.680K=2+1.毓一十1)24.5 (2仃%)取40%重庆邮电大学移通学院11衰减率二=sin m= 0.0461 sin m重庆邮电大学移通学院12确定两转折频率W1=、.三WC=5.012补偿增益KC=1 =21.74Of矫正后的系统传递函数:w2四、系统物理模拟图1 .原系统模拟图W2 =WC= 109.1G(s)= KC;1 .jww1 JwK_s(0.02s 1)

12、(0.1s 1)70(1 0.2s)1(0.0917s 1)s(0.02s 1)(0.1s 1)重庆邮电大学移通学院132 .原系统单位阶跃响应曲线重庆邮电大学移通学院ii重庆邮电大学移通学院ii3.综合后系统模拟图重庆邮电大学移通学院13总结?自动控制原理?课程设计结束了，个人感觉自己又学到了好多以前不 知道的东西，收获很多。在马老师的指导下，我们的课程设计完成得很顺利。通 过本次课程设计，我不但复习了知识，也更加深刻的理解了公式的意义， 坚实了 许多模棱两可的知识点， 认识掌握了多种数学办公软件的操作和运行。 课程设计 的时间虽然很短，但是使我受益匪浅，我知道了积极参与，充满热情，敢于动手 地做一件事，才能学到真的知识，亲