频域法校正的设计

1、西安石油大学课 程 设 计电子工程 学院 专业 自 班题 目 频域法校正的设计 学 生 指导老师 二一六年一月目 录1. 任务书32 设计思想及内容43 编制的程序5 3.1运用MATLAB编程5 3.2在SIMULINK中绘制状态图124结论145设计总结146参考文献14自动控制理论课程设计任务书题 目频域法校正第九题学生姓名学号专业班级设计内容与要求包括：原始数据，技术参数，设计要求，说明书、图纸、实物样品的要求等 一、设计内容:已知单位负反馈系统的开环传递函数为 =，式中：=2rad/s；系统额定转速为35r/min；输出角度误差=3°。试用Bode图设计方法对系统进行串联滞

2、后校正设计，使之满足校正后的相角裕度45°；对校正装置进行设计。二、 设计要求：（1）编程绘制原系统的Bode图，并计算出原系统的幅值裕量及相角裕量；（2）选择校正方式，进行校正装置的设计，得出相应的校正装置的参数；（3）编程绘制校正后系统的Bode图，并计算出校正后系统的幅值裕量及相角裕量；（4）整理设计结果，提交设计报告。起止时间 20 年 月 日 至 20 年 月 日指导教师签名 年 月 日 系（教研室）主任签名 年 月 日学生签名 年 月 日2.设计内容及思想 ：1）内容:已知单位负反馈系统的开环传递函数为 =，式中：=2rad/s；系统额定转速为35r/min；输出角度误差

3、=3°。试用Bode图设计方法对系统进行串联滞后校正设计，使之满足校正后的相角裕度45°；对校正装置进行设计。由题得K=360*35/60/3;画出bode图由图得wc1,得出未校正前的相位裕度;按相位裕度要求求wc2,由公式( 2)= (1)+ (), ()取-6°的估计值,可求得wc2,wc2=solve(0.07wc2+0.66wc-0.81)；再由20loga+（2）=0和1/aT=0.12得出a和T。2 ）思想：绘出未校正系统bode图，利用matlab软件对系统进行串联校正，分析系统未校正前的参数，再按题目要求对系统进行校正，计算出相关参数，跟题目相关

4、要求对比看是否满足要求，并判断系统校正前后的差异。 3 编制的程序： 3.1运用MATLAB编程： （1）校正前的程序：（绘制出未校正系统的Bode图和单位阶跃响图）clearK=360*35/60/3; %确定开环增益Kn1=1;d1=conv(conv(1 0,0.5 1),0.166 1);s1=tf(K*n1,d1); %待校正系统传递函数figure(1);margin(s1);hold on %画出原系统的幅值相角频域Bode图figure(2);sys=feedback(s1,1);step(sys) %画出原系统开环传函的单位阶跃响应 未校正系统的Bode图未校正系统的单位阶跃

5、响应图幅值稳定裕度： h=-18.8dB 穿越频率：=3.47rad/s相角稳定裕度： =-42.7° 剪切频率: =8.78rad/sclearK=360*35/60/3;n1=1;d1=conv(conv(1 0,0.5 1),0.166 1);s1=tf(K*n1,d1);figure(1);margin(s1);hold on %画出原系统的幅值相角频域Bode图figure(2);sys=feedback(s1,1);step(sys) %画出原系统开环传函的单位阶跃响应gama=45-(-6); %确定值wc=1.1;L gama=bode(s1,2);L2=20*log

6、10(L); %确定L2值a=10(-L2/20); %确定a值T=10/1/a; %确定T值gc=tf(a*T,T);Gc=s1*gc; %求取校正后系统的传递函数figure(3); %绘制校正后系统的 Bode图及频域性能margin(Gc);hold onfigure(4);sys=feedback(Gc,1);step(sys) %绘制校正后系统的单位阶跃响应2) 求校正装置的传函:待校正系统传递函数Transfer function:(S)=校正装置传递函数Transfer function:g(S)= 校正后的系统Bode图校正后的系统单位阶跃响应图：幅值稳定裕度： h=15.4

7、dB 穿越频率：=3.34rad/s相角稳定裕度：=45.4° 剪切频率: =1.09rad/s3.2在SIMULINK绘制状态图：4.结论： 通过用matlab对该题进行串联超前校正的解析,求得各项参数校正前为：幅值稳定裕度： h=-18.8dB 穿越频率：=3.47rad/s相角稳定裕度： =-42.7° 剪切频率: =8.78rad/s校正后为：幅值稳定裕度： h=15.4dB 穿越频率：=3.34rad/s相角稳定裕度：=45.4° 剪切频率: =1.09rad/s 校正前系统不稳定，各参数不符合要求，校正后各参数系统稳定，并且各参数符合题目要求。校正后系统稳定性提高5.设计总结：本次课程设计虽然花的时间较多，但是我也学了不少东西，遇到了很多困难，主要是因为对串联校正所掌握的知识不够。在通过与同学的讨论和自己翻阅资料查询计算最终完成课程设计。在采用串联滞后校正法时，因计算的方法不合适本题而导致反复计算几次后才转换思路，找到了正确的方法。此外由于对MATLAB绘图和SIMULINK仿真比较陌生，所以在这个上面画得