用MATLAB进行控制系统超前校正设计.docVIP

课程设计任务书 学生姓名： 专业班级： 指导教师： 工作单位： 题 目: 用MATLAB进行控制系统的超前校正设计 要求系统的静态速度误差系数，。 要求完成的主要任务: （包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求） MATLAB作出满足初始条件的K值的系统伯德图，计算系统的幅值裕量和相位裕量。 前向通路中插入一相位超前MATLAB画出未校正和已校正系统的根轨迹。 用Matlab对校正前后的系统进行仿真分析，画出阶跃响应曲线，计算其时域性能指标。 课程设计说明书中要求写清楚计算分析的过程，列出MATLAB程序和MATLAB输出。说明书的格式按照教务处标准书写。 时间安排： 任务 时间（天） 指导老师下达任务书，审题、查阅相关资料 2 分析、计算 3 编写程序 2 撰写报告 2 论文答辩 1 指导教师签名： 年 月 日 系主任（或责任教师）签名： 年 月 日 目 录 摘要 1 绪论 1.1 设计的目的及意义………………………………………………………………1 1.2 设计的要求及设计思路…………………………………………………………1 2 校正前系统的性能分析………………………………………………………………....2 2.1 超前校正的原理及其特性……………………………………………………….2 2.2用根轨迹分析系统的稳定性…………………………………………………….3 2.3用奈奎斯特曲线分析系统的稳定性…………………………………………….4 2.4 用伯德图分析系统稳定性……………………………………………………….5 3 超前校正分析计算……………………………………………………………………….7 3.1 延时环节………………………………………………………………………….7 3.2校正装置参数的选择和计算……………………………………………………..7 3.3 校正后的验证…………………………………………………………………….8 3.4 校正对系统性能改变的分析…………………………………………………….11 3.5 计算校正后的时域性能指标…………………………………………………….13 3.6 对校正后的系统进行仿真……………………………………………………….14 设计体会…………………………………………………………………………………….16 参考文献……………………………………………………………………………………..17  摘要 用MATLAB进行控制系统的超前校正设计 关键词： 超前校正 根轨迹 奈奎斯特曲线 伯德图 仿真1 绪论 1.1设计的目的及意义 通过这次课程设计我们可以进一步掌握自动控制原理课程的有关知识，加深理解，提高动手解决实际问题的能力。利用根轨迹、奈奎斯特曲线及伯德图对系统性能不同方面进行分析。培养自己动手查阅资料，分析问题，独立思考解决问题的能力，同时，在课程设计的过程中，学会如何使用MATLAB，如何使用simulink进行仿真。在设计的过程遇到了各种各样的问题，发现了自己，，相位裕度为。首先，通过根轨迹、奈奎斯特曲线及伯德图对校正前的系统的稳定性能进行分析，是否符合设计的要求。由于加入了延时环节，用MATLAB求某些图形时需要用pade函数对延时进行伯德近似。此次设计，校正前系统的相位裕度为34.3，不符合要求，在对它进行串联超前校正时，先按一般超前校正的方法，求出校正后的穿越频率，所需要的、，再来验证是否达到系统要求。由于延时环节是时间上的滞后，超前校正是相位上的超前，进行校正装置参数的计算时有一定难度，通过理论分析及试探法逐步逼近，若不符合要求则修改参数，多次改近达到系统要求。这里是用串联两个超前校正装置来满足系统要求。 2 校正前系统的性能分析 2.1 超前校正原理及其特性 超前校正就是在前向通道中串联传递函数为 =，1 的校正装置，其中参数、为可调，如图2-1所示。 图2-1 超前校正 超前校正的伯德图如图2-2所示。 图2-2超前校正的伯德图 因此，超前校正的基本原理就是利用超前相角补偿系统的滞后相角，改善系统的动态性能，增加相位裕度，提高系统的稳定性。 2.2根轨迹分析系统的稳定性 该系统的单位反馈系统的开环传递函数是: G(s)= 由要求，要使系统的静态速度误差系数为，由静态速度误差系数Kv 计算公式 s* G(s) =s*=K 得，K=1 该系统的开环传递函数为 G(s)= 由于该传递函数有延时环节，画根轨迹图时，不能像一