自动控制方案设计书书.docVIP

目 录 工程概况 1 1 MATLAB发展 1 1.1 MATLAB的简介与发展趋势 1 2自动控制任务 1 2.1自动控制系统设计任务 1 2.1.1任务一 1 2.1.2任务二 2 2.1.3任务三 2 2.1.5习题6-5 2 2.1.6习题6-6 2 3 自动控制系统MATLAB编程设计 3 3.1 伯德图超前校正设计 3 3.2任务一第一题编程 4 3.3任务一第二题编程 5 3.4任务二第一题编程 8 3.5任务二第二题编程 9 3.6任务三第一题编程 10 3.7任务三第二题编程 11 3.8习题6-5 13 3.9 习题6-6 15 致 谢 16 参考文献 17 工程概况 校正器设计早期利用试凑法，其计算量非常大，而且还要手工绘制系统的频率特性图，很难达到满意的结果。将MATLAB软件应用列校正器设计中，则大大提高了设计的效率，并能很方便的达到满意的效果。 1 MATLAB发展 1.1 MATLAB的简介与发展趋势 MATLAB(Matrix Laboratory即“矩阵实验室”)是美国教授利用研制的基于特征值和线性代数软件包开发的一种高级语言。MATLAB的第一个版本(DOS版本1．0)发行于1984年。1990年推出的MATLAB3．5是第一个可以运行于Microsoft Windows的版本，它可以在两个窗口上分别显示命令行计算结果和图形结果。稍后推出的SimuMATLAB环境首次引入基于框图的仿真功能，该环境就是我们现在所知的Simulink，其模型输入的方式使得一个复杂的控制系统的数字仿真问题变得十分直观而且相当容易。经过多年来版本的不断更新，新版本的MATLAB的功能已经十分强大，其应用领域日益广泛，速度更快，数值性能更好；用户图形界面设计更趋合理；与c语言接口及转换的兼容性更强；新的虚拟现实工具箱更给仿真结果三维视景下的显示带来新的解决方案。 MATLAB是集数值分析、矩阵运箅、信号处理和图形显示于一体，构成了一个方便的、界面友好的用户环境，其强大的科学计算与可视化功能，简单易用的开放式町扩展环境，使得MATLAB成为控制领域内被广泛采用的控制系统计算与仿真软件。自动控制原理是二科类专业一门重要的课程，其所需数学基础宽而深、控制原理抽象、计算复杂且繁琐以及绘图困难等原因，使学生学习感觉枯燥并有畏难情绪。可以解决深奥繁琐的计算。简单、方便义精确的绘图，并以用丰富多彩的图形来说明抽象的控制原理。 2自动控制任务 2.1自动控制系统设计任务 2.1.1任务一 单位负反馈系统的开环传递函数为 ，设计系统使相角裕量 ≥65°，幅值裕量为34db。 2、对于结构如图5-1所示系统，给定固有部分的传递函数 Gg（S）和性能指标要求，试分别设计串联校正装置K（s），并比较它们的作用效果。 设 1）若要求开环比例系数K≥100 S-1，相角裕量≥30°，≥45 S-1； 2）若要求开环比例系数K≥100 S-1，相角裕量≥40°，=5 S-1； 3）若要求开环比例系数K≥100 S-1，相角裕量≥40°，≥20 S-1； 2.1.2任务二 1、画出开环传递函数为 的控制系统的根轨迹和K=16时的BODE图。 2、试用MATLAB命令连接图示系统，（编写m文件），求出系统的开环和闭环传函，并画出系统的BODE图。 2.1.3任务三 1、已知单位反馈系统的前向通道的传递函数为 ，试建立该系统的仿真连接图，通过编写M文件作出单位阶跃输入下的系统响应。 2、已知系统如图下所示，对象的传函为，设采样周期为T=1s，，试研究输入为单位速度信号时的系统响应。 2.1.5习题6-5 设控制系统的开环传递函数为: 绘制系统的伯德图，并求相角裕度。 采用传递函数为的串联校正装置，试求校正后系统的相角裕度，并讨论校正后系统的性能有何改进。 2.1.6习题6-6 单位反馈系统的开环传递函数为 设计迟后校正装置，以满足下列要求： （1）系统开环增益K=8； （2）相角裕度γ=40 3 自动控制系统MATLAB编程设计 3.1 伯德图超前校正设计 超前校正器的设计方法，利用古典方法设计超前校正器的过程可以看成是一种循环和试凑的过程，在这个过程中，反复调整超前校正器的参数，直到满足性能指标要求。采用计算机辅助设计滞后校正器，这个过程可以由计算机完成，并且可以给出仿真结果。定义自动生成超前校正函数，命名为fuzongguo.m，此函数编制m文件如下 %sys为系统模型;k为根据稳态要求而确定的增益,garma为期望相