任云自控课设解答.doc

自 动 控 制 原 理 课 程 设 计 自动控制原理用MATLAB系统仿真与调试。二、要求要求设计报告撰写。具体内容包括如下五个部分。 设计任务书 2）设计过程 人工设计过程包括计算数据、系统校正前后及校正装置的Bode图（在对数坐标纸上）、校正装置传递函数、性能指标验算数据。 计算机辅助设计过程包括Simulink仿真框图、Bode图、阶跃响应曲线、性能指标要求的其他曲线。 3）校正装置电路图 4）设计结论 5）设计后的心得体会设计过程与步骤 （1）系统，系统性能指标（2）系统人工设计利用半对数坐标纸手工绘制系统校正前后及校正装置的Bode图确定校正装置的传递函数验算校正后系统是否满足要求性能指标。 （3）计算机辅助设计 利用MATLAB语言对系统进行辅助设计、仿真和调试。 确定校正装置的电路形式及其参数。 课程设计设计报告用MATLAB系统仿真与调试。设计报告设计任务书 ≥；（2）阶跃响应超调量%≤30%，调整时间≤0.25s 二、设计任务分析 (首先通过人工计算数据， (由系统的稳态速度误差系数≥可以确定增益K (根据题目中的要求对系统的传递函数进行校正，画出Simulink仿真图，二：三、设计过程，则可取=，则校正环节要求的放大系数为： 则此时开环传递函数为： 由%≤30%，≤0.25s，可取=30%，=0.25s可由公式： ， 得 则由公式可得出 由此可由看出原系统根轨迹需要加以修正，可以在前串入超前校正装置，校正装置的确定，应使串入超前校正装置后的主极点通过希望的主导极点，也就是必须满足 校正装置产生的超前相角： 由题目要求得系统在希望主导极点上的相角为： 又由公式： 则可得： 令 可得 = =-20.25 =-103.57 故校正装置的传递函数为： 由前面算得=1000，为补偿超前校正装置的衰减，再传入一个放大倍数为的补偿放大器。校正后系统的开环传递函数为 校正后的系统开环极点有有4个，分别为，，，，一个开环零点，为根轨迹有4条，分别起始于，，，，其中一条终止于，另外三条均终止于无穷远处。 根轨迹对称于实轴且连续变化 实轴上的根轨迹段位于，， 渐近线三条，渐近线与实轴的交点为 渐近线的倾角为： 5）根轨迹分离点和会和点的公式： 解得：s=-0.354 6)分离角为： 所以原系统的根轨迹如下图所示： 手工画出校正后的根轨迹如图所示： 矫正前的单位阶跃响应曲线如下图 校正后的单位阶跃响应曲线如下图： 由系统阶跃响应曲线图可以得到系统的稳态性能指标为： 超调量： 调整时间： 而且系统化的稳态误差为： 计算可得校正装置基本满足题目要求 在Simulink下的系统设计和校正： 加校正环节前的仿真模型 示波器输出的波形如下图 加校正环节后的仿真模型 此时示波器输出的波形如下 校正后的Bode图 六、结论 对于一个控制系统而言，当系统的控制对象确定并确定了系统的执行部件，那么系统的传递函数也就确定了，因而对于一个确定的系统其传递函数是确定不变的。为了能够使控制系统的性能参数能够进一步提高，那么就需要设计一个合适的控制器来满足要求。在系统中加入了合适的控制装置后，系统性能明显提高。Matlab具有强大的集成功能与运算能力，是设计更加便捷，而且Matlab集合了各类软件编程的优越性，使用Smulink进行仿真更是大大的提高了形象化设计 设计心得体会 本次自动控制原理课程设计，让我对校正有了更深层次的理解以及对MATLAB在自控方面的应用有了更多的了解，熟悉了matlab的编程方法与Smulink的仿真方法，控制器设计的具体应用，加深了对Matlab知识的运用，同时培养解决现实的问题的能力。虽然在对校正前函数各方面的参数用MATLAB仿真计算编程时遇到了一些困难，但在查阅大量资料之后，使自己的设计思路逐渐明朗。在对设计校正函数时经过多次的反复校验才使获得的参数与期望的参数相匹配。 通过这次课程设计，拓宽了知识面，锻炼了能力，综合素质得到较大提高。安排课程设计的基本目的，在于通过理论与实际的结合，分析问题。尤其是观察、分析和解决问题的实际工作能力。它的一个重要功能，在于运用学习成果，检验学习成果。运用学习成果，把课堂上学到的系统化的理论知识，尝试性地应用于实际设计工作，并从理论的高度对设计工作的现代化提出一些有针对性的建议和设想。检验学习成果，看一看课堂学习与实际工作到底有多大距离，并通过综合分析，找出学习中存在的不足，以便为完善学习计划，改变学习内容与方法提供实践依据。对我们电子