自控课程设计-- 频域校正法.doc

西安石油大学 课 程 设 计 电子工程 学院_自动化_专业 自1004 班 题 目 频域校正法 02题 学 生 陶泽文 指导老师 陈延军 二○一二年十二月 《 自动控制理论I 》 《自动控制理论》课程设计任务书 题目 频域分析法02题 学生姓名 陶泽文 学号 4 专业班级 自1004 设 计 内 容 与 要 求 一．设计内容: 单位负反馈系统的开环传递函数为 G(s)=20/s(0.001s+1)(0.5s+1)，设计系统使相角裕量r=65,幅值裕量为34db。 二．设计要求： 1.编程绘制原系统的Bode图，并计算出原系统的幅值裕量及相角裕量； 2.选择校正方式，进行校正装置的设计，得出相应的校正装置的参数； 3.编程绘制校正装置的Bode图，并计算出校正后系统的幅值裕量及相角裕 量； 4. 整理设计结果，提交设计报 起止时间 2012年 12月27日 至 2012 年 12 月31日 指导老师签名 年 月 日 系（教研室）主任签名 年 月 日 学生签名 陶泽文 2012 年 12 月 27 日 目录 一 、课程设计题目： .................................. 4 二、设计思想 ................................................ 4 三、设计内容 ................................................ 4 1.做原系统的Bode图，检查是否满足题目要求。 ........................................................ 4 2.求校正装置的传递函数。 ...................... 6 3.检验系统校正后是否满足题目要求。 7 四．设计结论 .............................................. 10 五．设计心得 .............................................. 11 六、参考文献 .............................................. 11 一．课程设计题目： 单位负反馈系统的开环传递函数为 G(s)=20/s(0.001s+1)(0.5s+1)，设计系统使相角裕量r=65,幅值裕量为34db。 二、设计思想： 系统的设计，就是在系统中引入适当的环节，用以对原有系统的某些性能进行校正，使之达到理想的效果。 本题目中，系统的性能指标以相角裕量、幅值裕量的形式给出，所以采用频域法对系统进行校正，改变系统的频域特性形状，使校正后系统的频域特性具有合适的低频、中频和高频特性，以及足够的稳定裕量，从而满足所要求的性能指标 三、设计内容 1.做原系统的Bode图，检查是否满足题目要求检查是否满足题目要求。 根据自动控制理论与题意，系统传递函数已经给出，现检查原系统的频域性能指标是否满足题目要求。 在程序文件方式下执行如下MATLAB程序 n1=20; %系统开环传递函数分子 d1=conv(conv([1 0],[0.001 1]),[0.5 1]); %系统开环传递函数分母 s1=tf(n1,d1); %返回Bode图参数 figure(1); %子图1 margin(s1);hold on figure(2); %子图2 sys=feedback(s1,1); step(sys) %闭环系统阶跃响应 程序运行后，可得到如图1-1所示未校正的系统的Bode图及其性能指标， 还有如图1-2所示未校正系统的单位阶跃响应。由图1-1可知系统的频域性能指标。 幅值稳定裕度：h=34db - 穿越频率：wg=44.7rad/s 相角稳定裕