基于Matlab的自动控制系统设计

1、第一章课程设计内容与要求分析1.1设计内容针对二阶系统W(s)=s(s+1)利用有源串联超前校正网络（如图所示）进行系统校正。当开关S接通时为超前校正装置，其传递函数Wc(s)=K二Ts1Ts1其中r2r3r2r3Kc31=12-1R1R/R2+R3)T=R4c-”号表示反向输入端。若Kc=1,且开关S断开，该装置相当于一个放大系数为1的放大器（对原系统没有校正作用）1.2设计要求1）引入该校正装置后，单位斜坡输入信号作用时稳态误差e）-0.1,开环截止频率缶c'>4.4弧度/秒，相位裕量丫>45°2）根据性能指标要求，确定串联超前校正装置传递函数；3）利用对数坐

2、标纸手工绘制校正前、后及校正装置对数频率特性曲线；4）设校正装置R1=100KR2=R3=50K根据计算结果确定有源超前校正网络元件参数R4C值;第二章控制系统程序设计2.1校正装置计算方法设超前校正装置传递函数为:若校正后系统的截止频率Ts1Wc(s)=-s1d,rd>10cm原系统在。c处的对数幅值为Lgc),则:-L(.c)=10lgd由此得:¥c)d=10一10,1c=、，dd由T,得时间常数T为:2.2课程设计要求计算解答过程：对于I型系统,ss)k=101kk<0.1得k30故取k=10o因此(s)=%s+1)要求R"4取：6c=4.4c+10lgr

3、d=05.74=10410则有L(c)+ioigrd=0即20lg10-20lgc-20lg其相位欲度：Wc11rd24.40.4510.45s1第二章控制系统程序设计c(s)=M40.45彳s14校正后传递函数:10(0.45s1)s(s1)(0.45s1)R4=8.3DJ1R2R3_4=5050_3=D=R(RR2)100R4因此T0.45C上Z483103=0.014103F二14F第三章利用Matlab仿真软件进行辅助分析第三章利用Matlab仿真软件进行辅助分析3.1校正系统的传递函数设：原系统传递函数为W(s)=s(sa)校正装置传递函数为Wc(s)=bs1cs1则校正后传递函数为

4、Kbs1WWcnsr百不3.2用Matlab仿真num=10;den=1,1,0;W=tf(num,den);bode(W);margin(W);麻原系统彳递函数W%绘制原系统对数频率特性%求原系统幅值裕度、相位裕度、相位穿越频率和幅值穿越频率Gm,Pm,wj,wc=margin(W);grid;%绘制网格线令a=1:进行仿真，得到下图：校正前系统伯德图100第三章利用Matlab仿真软件进行辅助分析IRWredMLTnaaM-100-90BodeDiagramGm=InfdB(atInfrad/sec),Pm=18deg(at3.08rad/sec)500-50LUBdTesanp-1351

5、0-210-1Frequency、0ad/sec)/-180210%求校正装置传递函数Wc(s)%绘制校正装置对数频率特性%绘制网格线(该条指令可有可无)(0.46),c=1/7.236。进行仿真得下图：系统校正装图3-1校正前系统伯德图numc=b,1;denc=c,1;Wc=tf(numc,denc);bode(Wc);grid;已知求得：b=1/2.412置伯德图。第三章利用Matlab仿真软件进行辅助分析LBaceaHTnaaMmpdcesanprTrnniBodeDiagram010110Frequency(rad/sec)210103:LlUlii:!HHH;liiiimTHTTH

6、Wrrnwiiiiiu：:：；：!iH!HH图3-2系统校正装置伯德图numh=conv(num,numc);denh=conv(den,denc);Wh=tf(numh,denh);bode(Wh);%求校正后系统传递函数W(s)%绘制校正后系统对数频率特性margin(Wh);%求校正后系统幅值裕度、相位裕度、相位穿越频率和幅值穿越频率Gm,Pm,wj,wc=margin(Wh);grid;法制网格线(该条指令可有可无BodeDiagramGm=InfdB(atInfrad/sec),Pm=50.1deg(at4.42rad/sec)100-100-90500-50)a»sresanp-180-13510-2-101210Frequency(rad/sec)610310参考文献图3-3校正后系统伯德图bode(W,':');法制原系统对数频率特性holdon;嘛留曲线，以便在同一坐标系内绘制其他特性bode(Wc,'-.');法制校正装置对数频率特性holdon;嘛留曲线，以便在同一坐标系内绘制其他特性bode(Wh);法制校正后系统对数频率特性grid;法制网格线(该条指令可有可无)iS榭!:if'?:IiiiNiiBod