自动控制原理课程设计报告---控制系统的综合设计.doc

自动控制原理课程设计 专 业： 自动化 设计题目： 控制系统的综合设计 班级：自动化0943 学生姓名：XXX 学号：XX 指导教师： XX 分院院长： XXX 教研室主任： XX 电气工程学院  目录 第一章 课程设计内容与要求分析 1 1.1设计内容 1 1.2 设计要求 1 1.3 Matlab软件 2 1.3.1基本功能 2 1.3.2应用 3 第二章 控制系统程序设计 4 2.1 校正装置计算方法 4 2.2 课程设计要求计算 4 第三章 利用Matlab仿真软件进行辅助分析 6 3.1校正系统的传递函数 6 3.2用Matlab仿真 6 3.3利用Matlab/Simulink求系统单位阶跃响应 10 3.2.1原系统单位阶跃响应 10 3.2.2校正后系统单位阶跃响应 11 3.2.3校正前、后系统单位阶跃响应比较 12 3.4硬件设计 13 3.4.1在计算机上运行出硬件仿真波形图 14 课程设计心得体会 16 参考文献 18 第一章 课程设计内容与要求分析 1.1设计内容 ， 利用有源串联超前校正网络（）进行系统校正。开关S接通时超前校正， 其中 ，，， “-”号表示反向输入端。若Kc=1，且开关S断开 1.2 设计要求 1）单位斜坡输入信号作用时，开环截止频率(c’≥4.4弧度/秒相位裕量γ’≥45°； ）根据性能指标要求，确定串联超前校正装置传递函数； ）手工绘制校正前、后及校正装置对数频率特性曲线；根据计算结果确定有源超前网络元件参数R、C值；(F、10(F若干个）； 6）利用Matlab仿真软件辅助分析绘制校正前、后及校正装置对数频率特性曲线并验算设计结果）在Matlab-Simulink下建立系统仿真模型，求校正前、后系统单位阶跃响应特性，并进行系统性能比较；第二章 控制系统程序设计 2.1 校正装置计算方法 设超前校正装置传递函数为： ，rd1 若校正后系统的截止频率(c(=(m，原系统在(c(处的对数幅值为L((c()，则： 由此得： 由，得时间常数T为： 解答过程：对于Ⅰ型系统， ， 得 故取 K=10。 因此 要求取： 则有L)+10lg rd=0。 即 20lg10-20lg-20lg+10lg rd=0 其相位欲度： 。 校正后传递函数： D= 因此 C= 第三章 利用Matlab仿真软件进行辅助分析 设原系统传递函数为，校正装置传递函数为， 则校正后传递函数为 3.2用Matlab仿真 num=[10]; den=[1,1,0]; W=tf(num,den); %求原系统传递函数W(s) bode(W); %绘制原系统对数频率特性 margin(W); %求原系统幅值裕度、相位裕度、相位穿越频率和幅值穿越频率 [Gm,Pm,wj,wc]=margin(W); grid; %绘制网格线 图3-1 校正前系统伯德图 numc=[b,1]; denc=[c,1]; Wc=tf(numc,denc); %求校正装置传递函数Wc(s) bode(Wc); %绘制校正装置对数频率特性 grid; %绘制网格线（该条指令可有可无） 图3-2 系统校正装置伯德图 numh=conv(num,numc); denh=conv(den,denc); Wh=tf(numh,denh); %求校正后系统传递函数W((s) bode(Wh); %绘制校正后系统对数频率特性 margin(Wh); %求校正后系统幅值裕度、相位裕度、相位穿越频率和幅值穿越频率 [Gm,Pm,wj,wc]=margin(Wh); grid; %绘制网格线（该条指令可有可无 图3-3 校正后系统伯德图 bode(W,:); %绘制原系统对数频率特性 hold on; %保留曲线，以便在同一坐标系内绘制其他特性 bode(Wc,-.); %绘制校正装置对数频率特性 hold on;