2021年哈工大自动控制原理大作业

自动控制原理大作业题目在通常情况下,自动导航小车（AGV）是一个用来搬运物品自动化设AGVAGV1m/s际速度通常只有0.5m/s度。伴随速度增加,要确保小车得稳定和平稳运行将变得越来越困难。AGV91

=40ms，2

=21ms 。为使系统1%,10050,并估量校正后系统超调量及峰值时间。控制器小车+与预定路线的偏差控制器小车+与预定路线的偏差Gc1ss1)1 2-

Y(s)分析与校正关键过程KK limsG(s)lim sK 100（s→0）v s(0.04s1)(0.021s1)解得K=100G 100s s(0.04s1)(0.021s1)分析未校正系统频域特征依据Bode图:穿越频率 49.2rad/sc相位裕度18090arctan1(0.0449.2)arctan1(0.02149.2)18.99未校正系统频率特征曲线c由图可知实际穿越频率为 34.5rad/sc依据相角裕度要求选择校正后穿越频率c1现在进行计算:18090arctan1(0.04)arctan1(0.021)50555c1 c1则取 10rad/s可满足要求c1确定滞后校正网络校正函数因为1~1）1 10 20 c1所以取1

1）10

1rad/s,则由Bode图能够列出20lg(10)40lg(1)20lg(

)401 2 2解得 /s2于是0.1则滞后网络传输函数为Gc

(s) s1, T1010s1验证已校正系统相位裕度已校正系统开环传输函数为:G(s)G(s) 100(s1)c s(0.04s1)(0.021s1)相位裕度18090arctan1arctan1(0.0410)arctan1(0.02110)arctan151.2校正后相位裕度大于50°,满足设计要求。下图是校正后系统函数频率特征曲线。dMd(eaP

150100500-50-100-90-135-180-225

BodeDiagramGm=16.7dB(at33.5rad/sec),=53.1deg(at9.26rad/sec)-27010-3 10-2 10-1 100 101 102 103Frequency(rad/sec)由图能够得到已校正系统穿越频率为9.26rad/s。p 依据校正函数估算系统超调量 和峰值时间p 谐振峰值Mr

1 1.28sin()超调量p

[0.160.4(Mr

1)]100%,得到p

27.3%峰值时间ts

[21.5(M c

1)2.5(Mr

1)2]0.82s下图是手画出校正前,校正后,校正函数Bode图6040200-20-40-60-8010-2

已校正系统闭环阶跃响应已校正系统闭环传输函数为(s)

G(s)G(s)c1Gc

(s)G(s)则(s) 100(s1)0.0084s40.4s30.23184s2111.04s100已校正输出量单位阶跃响应以下图所表示阶跃响应曲线X:X:1.57Y:1.021.210.8y0.60.40.200 1 2 3 4 5t/s

6 7 8 9 10对于已校正系统超调量 18%p,峰值时间t 1.57 2%,s可见,在系统添加串联校正网络Gc

(s)后,系统阻尼程度增加了,且校正后系统阻尼程度足够大,响应速度也愈加快。s+110s+1Step TransferFcn1

1000.00084s3+0.061s2+sTransferFcn Scope校正装置电路图设计结论系统在校正后,相角裕度为51.2°,达成了预期设计要求,且校正后系统愈加稳定。可见经过串联滞后校正网络Gc

(s) s1 ,不仅使得10s1AGV导航系统变得稳定,其动态性能也符合了实际要求。设计心得体会经过此次自动控制原理设计滞后校正网络,对于滞后校正,包含对超前校正和滞后超前校正原理有了愈