线性控制系统的设计与校正

1、课 程 设 计 报 告课程名称： 自动控制原理 设计题目： 线性控制系统的设计与校正 学 校： 学 部： 机械与电气工程学部 专业班级： 学生姓名： 学 号： 日 期： 2012-01-01 线性控制系统的设计与校正课程设计报告小组成员： 课程设计内容：1、拟定一个线性控制系统确定传递函数，用Matlab软件仿真，求出各项动态、稳态性能指标；画出模拟电路图，并在自动控制原理实验箱上搭建实际电路，输入阶跃信号（用适当周期的方波信号模拟），测量系统各项动态、稳态性能指标、 超调量、调节时间、稳态误差。2、根据工程控制的一般要求提出控制系统的性能指标要求。3、选择合适的方法设计校正装置采用Matla

2、b软件进行仿真。在实验装置上搭建校正后的系统电路，再次测量阶跃输入下的动态、稳态性能指标，与校正前的系统进行比较。4、改变校正装置的相关参数，使系统的性能指标均满足要求。5、根据实验过程撰写课程设计报告。一、校正前系统性能分析典型三阶系统方框图如图所示校正前系统阶跃响应开环传递函数：闭环传递函数：设定系统的时域性能指标：1），2）由于系统性能由主导极点决定，因此该三阶系统简化为二阶系统：因为因此，对应的PO%=exp(-0.0772*pi/sqrt(1-0.07722)= 78.41%调节时间 Simulink 仿真结果： Simulink仿真的系统单位阶跃响应根据理论分析和仿真结果，得到原系

3、统的动态性能超调，调节时间，原系统性能较差，不符合性能指标要求，需要对该系统进行校正。2、从频域角度再次观察该系统。对系统进行频域分析，画开环Bode图得 原系统开环Bode图增益裕度为3.25dB，相位裕度10.3deg，穿越频率55.4rad/sec已知设计要求的时域性能指标：1） 2）根据频域知识：时域中超调小于20%，对应于阻尼比，换算到频域并留有5deg余量，则所需要的 又由，得到（时）此时则需要用超前校正，增大穿越频率和相位裕度3.用SISOTOOL工具箱进行探索校正器的极点比零点要远离原点，才能使相位裕度大于50deg4. 用matlab计算num1=0 1;den1=0.022

4、 1;num2=0 1;den2=0.01 0;num3=0 1;den3=0.01 1;G3=tf(num3,den3);G1=tf(num1,den1);G2=tf(num2,den2);sys=G1*G2*G3;gamad=45;%Desired phase marginPm0=10.3;phai=gamad-Pm0+5;pha=phai*pi/180;alpha=(1+sin(pha)/(1-sin(pha);mag,phase,w=bode(sys);adb=20*log10(mag);am=-10*log10(alpha);wgc=spline(adb,w,am);T=1/(wgc*sqrt(alpha);alphat=alpha*T;Gc=Tf(alphat 1,T 1)得到结果校正后系统开环传递函数校正前后开环Bode图如下：二、校正后系统框图及阶跃响应校正电路图：校正后的电路图：三、比较校正前后系统的性能校正后系统开环传递函数：调节后系统PM=48.7,deg，GM=27.4