控制系统仿真与CAD课程设计(二阶系统串联校正装置设计与分析)

经典word整理文档，仅参考，双击此处可删除页眉页脚。本资料属于网络整理，如有侵权，请联系删除，谢谢！设某被控系统的传递函数G(s)如下：KG(s)s(s选用合适的方法设计一个串联校正装置K(s)，使闭环系统的阶跃响应曲线超调%20%量，过渡过程时间T1.5(s)，开环比例系数K/s)，并分析串sv联校正装置中增益、极点和零点对系统性能的影响。设计方法：采用根轨迹校正工具进行串联校正设计步骤：[1]启动SISO设计器在MATLAB命令窗口中直接键入sisotoolSISODesignTool[2]控制系统结构图选择串联校正系统结构图：控制器C与控制对象G串联，在引入单位负反馈构成闭环系统[3]输入系统模型当选定系统的结构后，为所设计的线性系统输入模型数据。根据设计要求：开环比例系数K/s)vk即()得ksk2vs0取k=40,传递函数G(s)s(s在控制器C取值为常数1迹图、系统的伯德图以及闭环阶跃响应曲线RootLocus(C)Open-LoopBode(C)8650402G.M.:InfFreq:InfStableloop0-50-90-2-4-6-8-13518degFreq:6.17rad/sec-180-2-1.5-1-0.5010-1100101102RealAxisFrequency(rad/sec)StepResponse1.81.61.41.21edutpm0.80.60.40.20A0123456Time(sec)由阶跃响应曲线可以看到，此时在没有串联校正装置情况下，超调量60%20%，过渡过程时间T3.5(s)1.5(s)达不到指标要求。%s[4]系统设计在完成线性系统数据的输入之后，在SISODesignTool窗口中，对控制器C进行设置。利用增加和删除零极点的设置菜单，对控制器C的零极点任意设置。同时对控制器C的增益进行设置。[5]系统分析在系统设计完成后，需要对其做进一步分析。分析校正后闭环系统的阶跃响应，计算超调量、调整时间等指标，以确保系统满足设计要求。若不满足设计要求，重复步骤4，最终达到设计要求。重复执行多次步骤4、步骤5后，发现串联校正装置中增益、极点和零点对系统性能产生一定的影响。①校正装置中增益对系统性能的影响可以改变开环增益的大小，从而改善稳态误差②校正装置中极点对系统性能的影响增加开环极点，使得原系统根轨迹的整体走向在S平面向右移，使系统稳定性变坏③校正装置中零点对系统性能的影响增加开环零点，使得原系统根轨迹的整体走向在S平面向右移，使系统稳定性得到改善。经过多次调节后，最终得到理想结果。下图2为校正后系统的根轨迹图、系统伯德图及闭环阶跃响应曲线RootLocusEditor(C)Open-LoopBodeEditor(C)2015105500-50G.M.:InfFreq:InfStableloop0-100-90-5-10-15-20-135P.M.:57.9degFreq:9.84rad/sec-180-25-20-15RealAxis-10-5010-1100101102103Frequency(rad/sec)10edutimA0%14.6%20%T0.65(s)1.5(s)满s足设计要求10.25s校正装置函数为C(s)10.04s[6]系统验证在使用SISODesignTool完成系统的设计之后，在系统实现之前必须对设计好的系统通过Simul