自控课程设计题目

《自动控制原理》课程设计报告班级姓名学号2013年12月20日题目2：设单位反馈系统的开环传递函数为要求校正后系统的静态速度误差系数Ｋv≥5(1/s)，相角裕度γ≥45°，试设计串联校正装置。经过尝试，如果选择频率法的串联超前校正，利用超前校正装置的超前相角来改善系统的动态稳定性，相角裕度γ最大为37，不能满足题目要求。故而用频率法的串联滞后校。正具体过程如下：根据稳态性能要求确定系统的开环增益K。因为Ｋv≥5(1/s)，所以可确定出K=5。根据已确定的K值绘制未校正系统的Bode图如下。相角裕量γ=0deg，幅幅值裕量GM=6.49e-005。MATLAB程序如下：》num=[5];》den=[0.25,1.25,1,0];》w=logspace(-1,2,200);》[mag,phase,w]=bode(mun,den,w);》margin(mag,phase,w)γ期望值为≥45deg,取未校正系统相角裕量γ=γ期望值+ε处的频率，作为校正后的系统的剪切频率,ε取5°~15。ε取5°，则γ=45°+5°=50°时，由Bode图得=0.60，此频率作为校正后系统的开环剪切频率。令未校正系统在的幅值为20㏒β，由此求得β。即：=得β=7为保证滞后校正网络对系统在处的相频特性基本不受影响，按照下式确定滞后校正网络的第二转折频率为：这里取，解得=16.58，=116.09。校正装置的传递函数为校正后的开环传递函数为取=116.09代人方程画出校正后的Bode图，验证性能指标。》num=[82.92,5];》n1=[116.09,1];n2=[0.25,1.25,1,0]》den=conv(n1,n2);》w=logspace(-1,2,200);》[mag,phase,w]=bode(num,den,w);》margin(mag,phase,w)如上图所示，γ=45.3°>45°，符合要求。校正前后后的阶跃响应仿真曲线如图：》num1=[5];》den1=[0.25,1.25,1,5];》num2=[82.92,5];》den2=[29.02,145.36,117.39,83.92,5];》h1=tf(num1,den1);》h2=tf(num2,den2);》t=0:0.1:200;》step(h1,h2)校正装置的电路设计滞后校正装置的传递函数为由令=10kΩ解得：=60kΩ，C=1659uF滞后校正电路图如图所示： 60kΩ 10kΩ 1659uF九，总结通过这次对控制系统的校正设计的分析，让我对串联超前校正和串联滞后校正环节有了更清晰的认识，加深了对课本知识的进一步理解。上课的时候跟着老师的脚步学习，感觉很轻松。当自己动手做的时候则困难重重。每当遇到不会的地方就翻教材、看课件，认真研究，直至问题决绝。理解课件内容，参考教材上的例题，最终完成了作业。在这次课程设计的过程中，我们真正的把课本上所学习的知识运用到实际中去解决问题。通过查找资料以及复习课本，在设计中的问题得到了解决，在寻找答案的过程中，我加深了对平时上课时学到的知识的理解，也体会到将理论结合实际设计、分析的成就感，还使自己看到平时学习的漏洞，因为有一些看似不起眼的小知识点有时也是需要考虑的重点。通过本次课程设计，我学会了公式编辑的基本使用方法，同时也学会了Matlab的使用。用Matlab对控制系统进行频域分析，大大简化了计算和绘图步骤。所以，在今后的学习中，要养成积极主动学习的好习惯，把所学知识与实践结合起来，努力掌握一些像Matlab一样的相关软件。参考文献谢克明自动控制原理电子工业出版社2009年李国朝MATLAB基础及应用北京大学出版社2011年胡寿松.自动控制原