《自动控制原理》课程设计报告-单位负反馈单位设计校正.doc

吉林工程技术师范学院 信息工程学院 第一章 绪论 1 1.1设计内容 1 1.2设计目的 1 1.3设计要求 1 第二章 系统的分析 3 2.1原系统的分析 3 2.2 超前校正系统 4 2.3 滞后校正系统分析 6 第三章 系统滞后超前分析 9 9 3.2校正系统的实现方式 11 第四章 总结 14 参考文献 15 第一章 绪论 1.1设计内容 已知单位负反馈系统的开环 传递函数为： 用串联校正的频率域方法对系统进行串联校正设计。 用串联校正的频率域方法对系统进行串联校正设计，使系统满足如下动态及静态性指标： （1）在单位斜坡信号作用下，系统的速度误差系数； 时，谐波输入的稳态误差； （2）系统校正后，相位裕量：；在幅值穿越频率之前不允许有； （3）对的扰动信号，输出衰减到。 1.2设计目的 （1）、通过课程设计进一步掌握自动控制原理课程的有关知识，加深对所学内容的理解，提高解决实际问题的能力。 （2）、理解在自动控制系统中对不同的系统选用不同的校正方式，以保证得到最佳的系统。 （3）、理解相角裕度，稳态误差，剪切频率等参数的含义。 1.3设计要求 课程设计报告的内容应包括以下6个部分： 分析 详细设计 MATLAB编程代码及运行结果（包括图形、运算结果）； 校正实现的电路图及实验结果（校正前后系统的阶跃响应图）； 三种校正方法及装置的比较； 总结（课程设计过程中的学习体会与收获对本次课程设计的认识等内容） 由在单位斜坡信号作用下，系统的速度误差系数； 易得开环传递函数增益K 100; 系统的稳态误差E s ，当ω1，r t sinωt 时，H jω 1 所以当 ω1时，由E s ≤ ≤　　　即ω1时，Ｇ jω ≥69 , 当 ω1 L ω ≥20lg69 36.78db 当的扰动信号，输出衰减到 即当ω≥2πf 120π时，L ω ≤ ≤G jω ≤1/249 L ω ≤20lg1/249 ﹣47.92dB； 已知开环传递函数，用matlab软件画出其bode图 Matlab代码如下 num [100]; den conv [0.1 1 0],[0.01 1] ; [mag,phase,w] bode num,den ; subplot 211 ; semilogx w,20*log10 mag ;grid subplot 212 ; semilogx w,phase ;grid; %gm增益裕度 ,pm相位裕度, wcg相角穿越频率 ,wcp幅值穿越频率 [gm,pm,weg,wep] margin mag,phase,w 其bode图为 图2-1 bode图 经过matlab计算得 增益裕度 gm 1.1025 相位裕度 pm 1.6090 相角穿越频率 weg 31.6228 幅值穿越频率 wep 30.1165 pm ＜45°所以系统需要校正 2.2 超前校正系统 为使系统的 相位裕度满足要求引入串联超前校正．在校正后系统的剪切频率处的超前相位角为 ＝60° 故 在校正后系统剪切频率处处,校正网络的增益应为 10lg 1/α 11.44dB 校正后剪切频率 61.1 校正网络两个交接频率分别为 经过校正后,系统开环传递函数为 用matlab画出此开环传递函数的bode图， 在matlab输入如下代码 num [100/16.39 100]; den conv [0.1 1 0],conv [0.01 1],[1/227.7 1] ; [mag,phase,w] bode num,den ; subplot 211 ; semilogx w,20*log10 mag ;grid subplot 212 ; semilogx w,phase ;grid;%gm增益裕度 ,pm相位裕度, wcg相角穿越频率 ,wcp幅值穿越频率 [gm,pm,weg,wep] margin mag,phase,w 其bode图为 图2-2bode图 运行结果为： 增益裕度 gm 4.8879 相位裕度 pm 41.8711 相角穿越频率 weg 143.8086 幅值穿越频率 wep 53.6340 由于要求校正后≥45° ，经过校正后系统的相位裕度只有41.8711°；而且当 ω＝120π 276.8时 系统的开环增益为-33.5，大于－47.92dB，如果要相位裕度满足要求，只有再增加角，但是增加，会使得系统对高频噪声更加敏感，进而使得L ω 增加，即系统在ω＝120π的L ω 增加，与系统条件ω≥2πf 120π时L ω ≤20lg1/249 ﹣47.92dＢ不符，所以系统不能用超前相位校正． 2.3 滞后校正系统分析 　　计算为校