自动控制原理课程设计报告--开环传递函数.doc

目录 一、课设的任务与要求 1 I、课设的题目与问题 1 II课设的范化要求 1 二、设计正文 3 I、第一问 3 1-1 题目的处理 3 1-2 题目的代码 3 1-3 运行的的结果 3 1-4 比较 4 II 、第二问 5 2-1 题目的处理 5 2-2 题目的代码 5 2-3 运行的结果 5 K0 6 K0 6 III、第三问 6 3-1 题目的处理 6 3-3 运行的结果 7 3-4 结论 8 IV、第四问 8 第四问中的第一小题 8 4-1-1题目的分析 8 4-1-2题目的代码 8 4-1-3运行结果 9 4-1-4 系统的校正 9 4-1-4-1 超前校正 9 4-1-4-2 滞后校正 10 第四问中的第二小题 11 4-2-1题目的分析 11 4-2-2题目的代码 11 4-2-3 运行的结果 12 4-2-4 系统校正 12 4-2-4-1 超前校正 12 4-2-4-2 滞后校正 13 三、附录 16 第一问 16 第二问 17 K0 17 K0 17 第三问 18 第四问 19 第一题 19 未校正的单位阶跃响应图 19 未校正前的BODE 图 19 超前校正 19 滞后校正 21 第二题 21 未校正的单位阶跃响应图 22 可得未校正前的BODE 图 22 超前校正 22 滞后校正 23 滞后—超前校正 24 四、 总结 26 五、参考文献 26  一、课设的任务与要求 I、课设的题目与问题 题目：已知单位负反馈系统被控制对象的开环传递函数 问题： 分析系统单位阶跃响应的时域性能指标 当时，绘制系统的根轨迹，分析系统的稳定性 对系统进行频域分析，绘制其Nyquist图及Bode图，确定闭环系统的稳定性 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能指标： 4.1设计串联校正满足下列性能指标 （1）在单位斜坡信号作用下，系统的稳态误差； （2）系统校正后，相位裕量。 4.2设计串联校正满足下列性能指标 （1）在单位斜坡信号作用下，系统的稳态误差； （2）系统校正后，相位裕量。 （3）系统校正后，幅值穿越频率。 II课设的范化要求 单位阶跃响应时域指标的分析：绘制系统的单位阶跃响应曲线，利用曲线计算系统单位阶跃响应的时域性能指标，包括上升时间，峰值时间，调节时间，超调，振荡次数 根据Matlab相关命令绘制系统的根轨迹，通过根轨迹分析系统的稳定性 根据Matlab相关命令绘制系统的Nyquist图和Bode图，由图分析系统的稳定性及稳定裕度 按如下步骤，利用频率域串联校正方法对系统进行的串联校正设计： （1）根据要求的稳态品质指标，求系统的开环增益值； （2）根据求得的值，画出校正前系统的Bode图，并计算出幅值穿越频率、相位裕量(要求利用MATLAB软件编程进行辅助设计),以检验性能指标是否满足要求。若不满足要求，则执行下一步； （3）画出串联校正结构图，分析并选择串联校正的类型（超前、滞后和滞后-超前校正）。（若可以采用多种方法，分别设计并进行比较） （4）确定校正装置传递函数的参数； （5）画出校正后的系统的Bode图，并校验系统性能指标(要求利用MATLAB软件编程进行辅助设计)。若不满足，跳到第（4）步。否则进行下一步。 （6）提出校正的实现方式及其参数。（要求实验实现校正前、后系统并得到的校正前后系统的阶跃响应） （7）若采用不同串联校正方法进行设计，比较不同串联校正方法的特点。（稳定性、稳态性能、动态性能和实现的方便性的比较） 二、设计正文 I、第一问 1-1 题目的处理 设 K = 10 时 K* = 100 GK = 100/[s(s+1)] G = 100/[s^2+10s+100] 1-2 题目的代码 在MATLAB 中运行以下代码： GK = tf([100],[1 10 0]); G = tf([100],[1 10 100]); step(G) Wn = 10; Kexi = 10/(2*Wn); Beta = acos(Kexi); Wd = Wn*sqrt(1-Kexi^2); Tr = (pi-Beta)/Wd; Tp = pi/Wd; Ts = 4.4/(Kexi*Wn); Ct = exp(-pi*Kexi/sqrt(1-Kexi^2))*100; 1-3 运行的的结果 Transfer function——G : 100 ----------------------- s^2 + 10 s + 100 Wn = 10 Kexi = 0.5000 Beta = 1.0472 Wd = 8.6603 Tr = 0.2418 Tp = 0.3628 Ts =