自控原理课程设计参考资料09级

本文格式为Word版，下载可任意编辑——自控原理课程设计参考资料09级

HH

“自控原理课程设计〞参考资料

一、校正装置计算方法

设超前校正装置传递函数为：

Wc(s)

Ts1

，rd1

T

s1

d

若校正后系统的截止频率c=m，原系统在c处的对数幅值为L(c)，则：

L(c)10lgd

'

由此得：

d10

L(c)10

'

由c

'

d1d

1T

，得时间常数T为：

T

dc

'

二、利用Matlab仿真软件进行辅助分析

注意：以下各种仿真图形只是样例，与本设计计算结果无关。

设：原系统传递函数为W(s)

Ks(sa)

，校正装置传递函数为Wc(s)

K

bs1

bs1cs1

，

则校正后传递函数为W'(s)W(s)Wc(s)

s(sa)cs1

1、绘制原系统W(s)对数频率特性，并求原系统幅值裕量、相位裕量、相位穿越频率和幅值穿越频率。

num=[K];

den=[1,a,0];

W=tf(num,den);%求原系统传递函数W(s)

bode(W);%绘制原系统对数频率特性

margin(W);%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（该条指令可有可无）

HH

BodeDiagram

Gm=InfdB(atInfrad/sec),Pm=18deg(at30.8rad/sec)

Magnitude(dB)Phase(deg)

10

10

10

10

10

Frequency(rad/sec)

图1校正前系统伯德图

2、绘制校正装置Wc(s)频率特性

numc=[b,1];

denc=[c,1];

Wc=tf(numc,denc);%求校正装置传递函数Wc(s)bode(Wc);%绘制校正装置对数频率特性grid;%绘制网格线

BodeDiagram

Magnitude(dB)Phase(deg)

10

10

10

10

10

Frequency(rad/sec)

图2校正装置伯德图

3、绘制校正后系统W(s)频率特性，并求校正后系统幅值裕量、相位裕量、相位穿越频率和幅值穿越频率

numh=conv(num,numc);

denh=conv(den,denc);

Wh=tf(numh,denh);%求校正后系统传递函数W(s)bode(Wh);%绘制校正后系统对数频率特性

HH

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;%绘制网格线

BodeDiagram

Gm=InfdB(atInfrad/sec),Pm=52.4deg(at45.4rad/sec)

Magnitude(dB)Phase(deg)

10

10

10

10

10

10

Frequency(rad/sec)

图3校正后系统伯德图

4、在同一坐标系里绘制校正前、校正装置和校正后系统频率特性

bode(W,':');%绘制原系统对数频率特性

holdon;%保存曲线，以便在同一坐标系内绘制其他特性bode(Wc,'-.');%绘制校正装置对数频率特性

holdon;%保存曲线，以便在同一坐标系内绘制其他特性bode(Wh);%绘制校正后系统对数频率特性

grid;%绘制网格线（该条指令可有可无）

BodeDiagram

100

Magnitude(dB)Phase(deg)

50

-50

-100450-45-90-135-180

10

-1

10

10

1

10

2

10

3

10

4

Frequency(rad/sec)

HH

图4校正前、后、校正装置伯德图

三、利用Matlab/Simulink求校正前、后系统单位阶跃响应

1、原系统单位阶跃响应

原系统仿真模型如图5所示。

图5原系统仿真模型

系统运行后，其输出阶跃响应如图6所示。

图6原系统阶跃向应曲线

2、校正后系统单位阶跃响应

校正后系统仿真模型如图7所示。

图7校正后系统仿真模型

系统运行后，其输出阶跃响应如图8所示。

HH