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1、自动控制原理课程设计姓名： 张栩培 班号： 02020901 学号： 2009300631 1. 被控对象分析 图1.直流电机原始模型模型中，输入1为控制量U，输出1为位置信号P，输出2为速度信号V。 图2.直流电机线性模型此模型中，输入1为控制量u，输出1为位置信号，输出2为速度信号。2. 模型分析一、 速度回路分析：（1） 系统的阶次与型别设控制量U的值始终在饱和特性的线性区域内。则速度回路结构图可等效转化为：故速度回路的开环传递函数为：又速度回路的闭环传递函数速度回路的阶次为三阶，型别为型系统。（2） 系统各部分的频率特性：程序如下num=148643.74,2972874.9;den=

2、1,142.89,2795.105,0;G=tf(num,den);margin(G);h,r,wx,wc=margin(G) 故可得：波特图及奈奎斯特图 图4.波特图 图5.奈斯奎特图（3） 系统特征根可得特征根为：ans = 1.0e+002 * -0.6147 + 3.8106i -0.6147 - 3.8106i -0.1995 二、 位置回路分析：P(S)=150sV(S)=2972.874858s+20s2s+119.5s+23.39U(S)系统阶次：4次系统类型：型系统系统频率特性图：clearnum=2972.874858,59457.497;den=1,142.89,2795

3、.105,0,0;G=tf(num,den);margin(G);h,r,wx,wc=margin(G)图6.位置回路的波特图h =Infr =-0.3808wx =NaNwc =4.6263系统特征根： roots(1 42.89 2795.105 2972.874858 59457.497)ans = -21.0695 +47.9359i -21.0695 -47.9359i -0.3755 + 4.6416i -0.3755 - 4.6416i由此可见，位置回路不稳定。3. 控制器设计设计要求：（1）要求对阶跃信号无静差（2）控制器至少为型系统。（3）调节时间、秒超调量要求为由公式：可得故系统闭环传递函数以综合法设计控制器。则系统开环传递函数为：由P(S)=150sV(S)=2972.874858s+20s2s+119.5s+23.39U(S)可得：控制器结构图为：4. 仿真结果验证： 图7. 系统仿真框图用matlab绘制闭环系统Bode图如下： 图8.校正后的波特图 图9.校正后的奈斯奎特图 图10.校正后的单位阶跃响应图从图中看出，调节时间为0.45秒，峰值为1.05，超调量为5%，基本符合要求。程序：k=144;G0=zpk(,0 -16.8 ,k);G=feedback(G0,1);t=0:0.01:5;figure(1)

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