自动控制原理课程设计---对水箱流量控制系统.doc

自动控制原理课程设计报告 设计目的 通过对水箱流量控制系统分析，加强对水箱流量控制系统的认识，并掌握超前串联校正设计的方法。 通过设计，培养分析问题解决问题的能力。此外，使用软件进行系统仿真，从而进一步掌握的使用。 要求：试用Bode图设计法对系统进行超前串联校正设计，使系统满足： （1）系统在单位斜坡信号作用下，系统的稳态误差 （2）系统校正后，系统的相角裕量 三、设计的主要流程 （1）手画出满足初始条件的最小值的系统的Bode图，并计算出系统的剪切频率和相角裕量； （2）在系统前向通道中插入一个相位超前校正网络，确定校正网络的传递函数； （3）用Matlab画出校正后的系统Bode图，并标出开环剪切频率及对应的相角裕量； （4）在Matlab下，用simulink进行动态仿真，在计算机上对人工设计系统进行仿真调试，使其满足技术要求； 四、设计理论指导 为了使系统满足一定的稳态和动态要求，对开环对数幅频区现有以下要求： 开环频率特性的低频段的要有一定的高度和斜率； 开环频率特性的中频段的斜率一般要求在，并且具有一定的宽度； 开环频率特性的高频段采用迅速衰减的特性，以抑制不必要的高频干扰； 因此，用频域法设计控制系统的实质，就是在系统中加入频率特性形状合适的校正装置，是开环系统的频率形状变成所期望的形状。 五、设计步骤： （1）根据所要求的稳态性能指标，确定系统满足稳态性能要求的开环增益。 由要求（1）：系统在单位斜坡信号作用下，系统的稳态误差。 我们可以得出： 我们知道 通过以上两式求出， 因此取。 （2）绘制值下的系统的Bode图，并求出系统的相角裕量。如图一所示 图一：未校正的对数幅频曲线 待校正系统开环传递函数 上式是最小相位系统，只需画出其对数幅频特性，就可以求出系统的开环剪切频率。 由公式 由已知条件知，系统为单位斜坡作用，得出 由以上三式可求出未校正前对应的相角裕量。 图二：未校正系统的Bode图 由图二得待校正系统的开环剪切频率 可算出待校正系统的相角裕量为 相角裕量偏小，这是因为待校正系统的对数幅频特性中频区的斜率是，系统动态特性存在严重的衰减振荡，这就需要我们对该系统加以校正。由于剪切频率远远低于指标要求，故采用串联超前校正装置。 （3）确定为使相角裕量达到要求值，所需增的超前相角。 在和之