串联滞后校正装置的设计-自动控制原理A课程设计-毕业论文.docVIP

学 号 （） 设计说明书 起止日期： 年 月 日 至 年 月 日 学生姓名 班级 成绩 指导教师(签字) 2012年 月 日天津城市建设学院 课程设计任务书 201 —2013 学年第 学期 控制与机械工程 学院 10-4 班级 课程设计名称： 设计题目： 完成期限：自 年月 日至 年 月 日共 周 设计依据、要求及主要内容： 要求系统的速度误差系数为，相角裕度，试设计串联滞后校正装置。 基本要求： 1、对原系统进行分析，绘制原系统的单位阶跃响应曲线， 2、绘制原系统的Bode图，确定原系统的幅值裕度和相角裕度。 3、绘制原系统的Nyquist曲线。 4、绘制原系统的根轨迹。 5、设计校正装置，绘制校正装置的Bode图。 6、绘制校正后系统的Bode图、确定校正后系统的幅值裕度和相角裕度。 7、绘制校正后系统的单位阶跃响应曲线。 8、绘制校正后系统的Nyquist曲线。 9、绘制校正后系统的根轨迹。 指导教师（签字）： 系主任（签字）： 批准日期：3 二、原系统分析 4 2.1原系统的单位阶跃响应曲线 4 2.2 原系统的Bode图 4 2.3 原系统的Nyquist曲线 4 2.4 原系统的根轨迹 4 三、校正装置设计 4 3.1 校正装置参数的确定 4 3.2校正装置的Bode图 5 四.校正后系统分析 5 4.1校正后系统的单位阶跃响应曲线 5 4.2 校正后系统的Bode图 5 4.3 校正后系统的Nyquist曲线 5 4.4 校正后系统的根轨迹 5 五、总结 6 六、参考文献 6 七、附图 7 一、绪论 校正就是在系统中增加一些具有某种典型环节的电气网络、机械网络、运算部件或测量装置等，靠这些环节的配置来有效地改善系统的控制性能，增加的这部分称为校正元件（装置）。校正装置以电气网络较多，通常是一些有源或无源微积分电路，以及各类传感器如速度，加速度等。 系统校正的常用方法是附加校正装置。按校正装置在系统中的位置不同，系统校正分为串联校正、反馈校正和复合校正。按校正装置的特性不同，又可分为PID校正、超前校正、滞后校正和滞后-超前校正。实际控制系统中广泛采用无源网络进行串联校正，但在放大器级间接入无源校正网络后，由于负载效应问题，有时难以实现希望的控制规律。常用的有源校正装置，除测速发电机及其与无源网络的组合，以及PID控制器外，通常把无源网络接在运算放大器的反馈通路中，形成有源网络，以实现要求的系统控制规律。 这里我们主要讨论串联校正。一般来说，串联校正设计比反馈校正设计简单，也比较容易对信号进行各种必要的形式变化。在直流控制系统中，由于传递直流电压信号，适于采用串联校正;在交流载波控制系统中，如果采用串联校正，一般应接在解调器和滤波器之后，否则由于参数变化和载频漂移，校正装置的工作稳定性很差。 串联超前校正是利用超前网络或PD控制器进行串联校正的基本原理，是利用超前网络或PD控制器的相角超前特性实现的，使开环系统截止频率增大，从而闭环系统带宽也增大，使响应速度加快。 串联滞后校正是利用滞后网络或PI控制器进行串联校正的基本原理，利用其具有负相移和负幅值的特斜率的特点，幅值的压缩使得有可能调大开环增益，从而提高稳定精度，也能提高系统的稳定裕度。 在系统响应速度要求不高而抑制噪声电平性能要求较高的情况下，可以考虑采用串联滞后校正。此外，如果待校正系统已具备满意的动态性能，仅稳态性能不能满足指标要求，也可以采用串联滞后校正以提高系统的稳态精度，同时保持其动态性能仍然满足性能指标要求。 二、原系统分析 单位反馈系统的开环传递函数是： 2.1原系统的单位阶跃响应曲线 接下来用MATLAB求出对原系统进行分析，绘制原系统的单位阶跃响应曲线如 图1 2.2 原系统的Bode图 应用Matlab绘制出开环系统Bode图（见图二）。 由Bode图可知，截止频率=6.22 rad/sec,相角裕度=17.845，可知相角裕度不满足要求，由此考虑加入串联滞滞后校正系统。 并由且在到之间取值。取=，要求则查图可得=1.56 2.3 原系统的Nyquist曲线 起点 A(0)= 终点 -180° 则原系统的Nyquist曲线如 图3 2.4 原系统的根轨迹 校正前传递函数，标准式，求得两个极点 -2，利用，，求得d=-1。 渐近线 n-m=2 ,k=0,1 原系统根轨迹为如 图4 三、校正装置设计 3.1 校正装置参数的确定 校正装置的传递函数：（）。 b成为分度系数，T称为时间常数。 经以上计算得到b =0.1T =43 从而得到滞后校正网络的传函 3.2校正装置的Bode图 如图5