版权说明:本文档由用户提供并上传,收益归属内容提供方,若内容存在侵权,请进行举报或认领
文档简介
《MATLAB课程设计》班级学号姓名时间2016年12月30日目录一.设计目的 2二.设计要求 2三.设计分析 2四.基于根轨迹法的相位滞后校正设计 5五.相位超前校正设计 8六.相位滞后校正设计 12七.总结 16参考文献 错误!未定义书签。阶跃响应下的仿真:图4校正前系统的阶跃输入传递函数图5校正前的阶跃输入与输出仿真结果可以看出,此时系统的超调量是小于20%的,符合设计要求。只需对斜坡输入下的稳态误差进行控制器调节。系统的传递函数:可知该模型为Ⅰ型系统,单位斜坡响应下的稳态误差,其中为速度误差系数。所以,为减小系统的斜坡响应稳态误差,需要适当增大的值。为满足要求使稳态误差小于,则需,此时增益为。查阅资料,在Matlab中编程绘制传递函数根轨迹如下图(单位增益):图6未加校正的传递函数根轨迹其中代码截图如下:根轨迹过虚轴时的根轨迹增益约为32,而满足要求的增益至少为40,此时系统失稳。即简单的增大系统增益,速度误差满足要求的情况下会使得系统稳定性丧失。需要采用超前/滞后/超前滞后等有效措施来满足要求。四.基于根轨迹法的相位滞后环节校正设>8满足,滞后环节的传递函数为此时稳态误差:即将,代入易得的根轨迹如下图:图7系统传递函数根轨迹图根轨迹代码如下:num=[2];den=conv(conv([1,0],[1,1]),[1,5]);G=tf(num,den);rlocus(G);gridon超调量低于20%,查表得阻尼比ξ应大于0.45。考虑一定的裕度,取阻尼比ξ=0.65。当阻尼比为0.651时:图8阻尼比为0.651时的增益截图系统的增益为1.19,即K/α=1.19。根据有:取z=0.05,则p=0.00238。于是滞后环节的传递函数为于是,整个系统的传递函数为加入滞后环节后的Matlab传函如下:图9.加入滞后环节后的阶跃响应最大值不超过1.2,即超调量小于20%,符合设计要求。又因为是按照斜坡输入下的速度误差小于1/8进行的设计,故该要求也满足。设计完成五.相位超前校正设计仍取Kv=10,即根轨迹增益后,依据伯德图绘制代码:num=[50];den=conv(conv([1,0],[1,1]),[1,5]);G=tf(num,den);bode(G)gridon;从图中可以看出,幅值为0时对应的相位为-193°>-180°,系统不稳定。需引入超前校正环节。超前校正环节的传递函数:要求系统的阶跃响应超调量小于20%,此时对应的阻尼比ξ=0.45,对应的相位角:PM=100ξ=45°考虑留有一定的裕度,系统相位需上移大约70°。由得到α=33初始系统的伯德特中可以看出,M=-15.19dB时的频率为,即新系统的穿越频率为6.01rad/s。由可以得到:T=0.03所以超前校正环节的传递函数为加入校正后系统的传递函数为加入校正后系统的伯德图与根轨迹仿真:伯德图代码如下:num=50*[0.957,1];den=conv(conv(conv([1,0],[1,1]),[1,5]),[0.03,1]);G=tf(num,den);bode(G)gridon;图11加入超前校正后系统的伯德图可以看出,校正后系统穿越点对应的相位约-151°>-180°,系统是稳定的。画出系统的根轨迹:num=50*[0.957,1];den=conv(conv(conv([1,0],[1,1]),[1,5]),[0.03,1]);G=tf(num,den);rlocus(G)gridon;图12加入超前校正后系统的根轨迹图此时系统虚轴穿越点的增益不到20,小于系统增益50,系统是稳定的。在Matlab中搭建仿真如下:图14超前校正后系统的阶跃输入及其响应对于阶跃输入下的仿真可以看出,此时系统的超调量接近40%,大于要求20%。所以系统的校正失败,超前校正无法兼顾超调量和稳态误差两个参数。六、相位滞后校正设计要求系统的阶跃响应超调量小于20%,此时对应的阻尼比ξ=0.45,对应的相位角:PM=100ξ=45°。考虑留有一定的裕度,系统相位需下移大约70°以越过-135°相位点。滞后校正环节的传递函数为校正后系统的穿越相位大概为当相位为-123°。可以看出,对应-123°下的频率为0.506rad/s,即新系统的穿越频率大约为0.506rad/s。此时对应的增益约为25dB。所以有:,Β≈19.7,即滞后校正环节的传递函数为校正后系统带的传递函数为画出校正后系统的伯德图:num=50*[19.76,1];den=conv(conv(conv([1,0],[1,1]),[1,5]),[389.2,1]);G=tf(num,den);bode(G)gridon;图15加入滞后校正后系统的伯德图校正后系统的穿越频率为0.39rad/s,对应的相位为-122°,保证系统稳定的同时还留有13°左右的裕度。在Matlab中搭建仿真模型如下:阶跃响应下的输出仿真:图16加入滞后校正后系统的阶跃输入及其响应可以看出,此时系统单位阶跃输入下的超调量是<20%的,符合设计要求。至此,系统单位阶跃输入下的超调量和单位斜坡输入下的速度误差均满足设计要求,相位滞后校正设计成功。课程设计总结初次接触Matlab软件是在大三学年的电力电子课程中,主要用Matlab进行电力电子模块的仿真。当时就发现Matlab是一个功能强大,身为电气学子必不可少的一款软件,不仅可以用于应用电子方面的仿真,还可以与自动控制理论等课程结合,甚至现在想来,电机方面的设计也可以应用到这款软件,更重要的是,Matlab还具备编程功能,让我们的学习变的多元灵活且方便。于是,在大四学年的任选课选择中,出于兴趣和实用性,我选择了Matlab语言与系统仿真这门课程。并在课程上收获了很多知识。通过本次仿真设计,也算是我第一次用Matlab进行传递函数方面的仿真,我主要学到了:1、如何用Matlab编程语言绘制系统伯德图、根轨迹。2、如何在Simlink库中搭建传递函数模型并进行仿真。3、如何把自动控制理论、Matlab语言及仿真和实际问题(如本次的铣床反馈控制
温馨提示
- 1. 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
- 2. 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等,如果需要附件,请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
- 3. 本站RAR压缩包中若带图纸,网页内容里面会有图纸预览,若没有图纸预览就没有图纸。
- 4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
- 5. 人人文库网仅提供信息存储空间,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑,并不能对任何下载内容负责。
- 6. 下载文件中如有侵权或不适当内容,请与我们联系,我们立即纠正。
- 7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
最新文档
- 冀少版八年级生物上册第四单元复习提升课件
- 人教版五年级下册分数的计算练习题
- 电路初探单元复习教案
- 安全教案 三年级
- 《陋室铭》教学反思
- 太阳能电站改造简易施工合同
- 苏教版一年级语文下册全册教案
- 咨询公司噪声污染治理实施方案
- 烟草产品库存调配方案
- 游戏开发项目协议
- 热交换器的定期检验-全国压力容器检验员RQ-1
- GB/T 13611-2018城镇燃气分类和基本特性
- 融资担保机构担保代偿管理指引
- GB 14194-1993永久气体气瓶充装规定
- FZ/T 93074-2011熔喷法非织造布生产联合机
- 高中生物课程标准2022
- 如何做好行政执法与刑事司法相衔接课件
- 引发火灾的原因课件
- 汽车点火系实训项目
- 注氮机司机讲义
- 数据库工程师考试大纲
评论
0/150
提交评论