自动控制原理课程设计 速度伺服控制系统设计

1、自动控制原理课程设定修订主题速度伺服控制系统设定修订专业电气工程及其自动化姓名班级学号指导老师机电学院2009年12月目录课程设计的目的2设置修订任务三设修订思想4设置修订过程使用simulink的动态模拟六设订正的总结七参考文献一、课程设置修订目的：根据课程设定修订，在掌握自动控制理论的基本原理、一般电气系统的自动控制方法的基础上，用MATLAB实现系统的模拟和调试。二、设定修订任务：速度伺服控制系统设定修订。所述控制系统要求使用根轨迹法来确定测速反馈系数以使系统的衰减比为0.5，如图所示，并对校正后的系统的性能指标进行估计。三、设订思想：反馈补偿：在控制工程实践中，为了改善控制系统的性能，

2、除了采用串联校正方式以外，还多采用反馈校正方式。 常见被控量的速度、加速度反馈、致动器的输出及其速度反馈、复杂系统的中间变量反馈等。 反馈补偿在局部反馈中围绕系统前向通道的一部分实现补偿。 从控制的角度来看，采用反馈补偿不仅可以获得与串联补偿相同的补偿效果，而且还有很多串联补偿所没有的很大优点：第一，反馈补偿可以有效地改变包围环节的动态结构和残奥仪表；第二，在某些条件下， 反馈补偿装置的特性可以完全取代被包围的链路的特性，反馈补偿系数块图可以大大减轻该链路由特性残奥仪表的变化和各种干扰对系统的不利影响。这个设定修正适用微分负反馈修正如下图所示，微分负反馈补偿包围振荡链路。 其闭环传递函数试验表

3、明=、=微分负反馈不改变所包围环节的性质，但由于衰减比增大，减少了系统动态响应过冲量，减少了振荡次数，改善了系统稳定性。图2是微分负反馈校正系统框图四、设订过程：1 .未经补正的系统如下图所示绘制u开环传递函数=的根轨迹图系统的开环电极=0，=-1，没有开环零点。(1)根轨迹有2条，分别从=0，=-1开始，2条都以无限远结束。(2)根轨迹相对于实轴对称连续变化。(3)实轴上的根轨道段在-1，0 上。(4)渐近线两条，渐近线与实轴的交点为渐近线的倾斜角如下(5)基于分离点和汇合点的公式：，(6)分离点和汇合点的分离角和汇合角都是(7)根轨迹与虚轴的交点；由、解决：手动创建系统的根路径图：0修正前

4、原始系统的时域性能指标：评估控制系统优劣的性能指标是基于系统在典型输入中输出响应的某些特征值来定义的。首先判断系统的稳定性。 由开环传递函数可知，闭环特征方程式根据劳斯的判断闭环系统是稳定的。u稳态指标静态位置误差系数稳态误差：的大小反映了系统在步进输入中消除误差的能力，越大稳态误差越小。在步进输入时，如果系统要求稳态误差为零，则系统至少是I型以上的系统。 因为该系统是I型系统，所以稳态误差为0静态速度误差系数稳态误差：的量值反映了系统跟踪斜坡输入信号的能力，其中，越大，系统的稳态误差越小的I型系统在稳态时，输出和输入在速度上相等，但存在与k成反比的常数位置误差。静态加速度误差系数的大小反映了

5、系统跟踪加速度输入信号的能力，越大，系统跟踪精度越高I型系统的输出无法跟踪加速度输入信号，在跟踪中误差变大，稳定时变为无限大。u动态指标系统的闭环传递函数与典型的二次系统相比理解：启动时间高峰时间最大过冲量其单位阶跃响应如下要使用MATLAB绘制根轨道，请执行下列操作：(启动MATLAB软件进入MATLAB接口：(在MATLAB命令窗口中输入：执行时，会得到如下所示的根轨迹图点击根轨道，可以找到增益k=10的2点，从图中读取闭环电极具有衰减比=0.158，系统的过冲量基本上与上面所校正的匹配。(在MATLAB命令窗口中输入：执行后得到原始系统的单位阶跃响应曲线：如图所示，上升时间=0.556s

6、、峰值时间=1.02s与上述校正后的大致一致。2 .导入速度反馈后(修正后)的控制系统如下图所示在上述系统中，闭环传递函数如下与典型的二次系统相比，如下所示是的，您可以：绘制u开环传递函数=的根轨迹图系统的开环电极=0，=-3.162，没有开环零点。(1)根轨迹有2条，分别从=0，=-3.162，2开始，2条都以无限远结束。(2)根轨迹相对于实轴对称连续变化。(3)实轴上的根轨道段在-3.162，0 上。(5)渐近线两条，渐近线与实轴的交点为渐近线的倾斜角如下(6)基于分离点和汇合点的公式：，(6)分离点和汇合点的分离角和汇合角都是(7)根轨迹与虚轴的交点；由、解决：手动创建系统的根路径图：0

7、修正后的系统时域性能指标：首先判断系统的稳定性。 由开环传递函数可知，闭环特征方程式根据劳斯的判断闭环系统是稳定的。u稳态指标静态位置误差系数稳态误差：的大小反映了系统在步进输入中消除误差的能力，越大稳态误差越小。在步进输入时，如果系统要求稳态误差为零，则系统至少是I型以上的系统。 因为该系统是I型系统，所以稳态误差为0静态速度误差系数稳态误差：的量值反映了系统跟踪斜坡输入信号的能力，其中，越大，系统的稳态误差越小的I型系统在稳态时，输出和输入在速度上相等，但存在与k成反比的常数位置误差。静态加速度误差系数的大小反映了系统跟踪加速度输入信号的能力，越大，系统跟踪精度越高I型系统的输出无法跟踪加

8、速度输入信号，在跟踪中误差变大，稳定时变为无限大。u动态指标系统的闭环传递函数与典型的二次系统相比理解：启动时间高峰时间最大过冲量其单位阶跃响应如下要使用MATLAB绘制根轨道，请执行下列操作：(在MATLAB命令窗口中输入：执行时，会得到如下所示的根轨迹图点击根轨道，可以找到增益k=10的2点，从图中读取闭环电极的衰减比=0.5，系统的过冲量几乎与上面所校正的几乎一致。(在MATLAB命令窗口中输入：执行后得到的当前系统的单位阶跃响应曲线：如图所示，上升时间=0.77s、峰值时间=1.13s与上述校正后的大致一致。经过以上比较和纠正，系统引入速度反馈控制后，其无阻尼自然振动频率几乎保持不变，阻尼比增大时，减少了系统的动态响应过冲量，减少了振动次数，提高了系统的平滑性，改善了系统