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题目:超前校正系统分析与设计

初始条件：某单位反应控制系统结构图如下：

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〕

求K=70000时的相位裕度和幅值裕度

求相位裕度为70°时的K值

求相位裕度为0°时的K值

用Matlab绘制K＝5000时的Bode图和Nyquist图

用Matlab绘制根轨迹

K=100000，扰动为阶跃信号，为使稳态误差≤0.1，允许的扰动信号的最大幅值是多少？〔输入信号为0〕

如果实际扰动大于上一步计算的允许值，怎样解决？详述理由

认真撰写课程设计报告。

时间安排：

任务

时间〔天〕

审题、查阅相关资料

1

分析、计算

1.5

编写程序

1

撰写报告

1

论文辩论

0.5

指导教师签名：年月日

系主任〔或责任教师〕签名：年月日

超前校正系统分析与设计

1、求K时的相位裕度和幅值裕度

由结构图可列以下几式：

G=〔1〕

G=〔2〕

=GG〔3〕

将〔1〕、〔2〕式代入〔3〕式中，得系统开环传递函数：

=〔4〕

当K=70000时，带入④式中，用matlab计算，得：

图1k为70000时相角裕度与幅值裕度

故相角裕度r=17.0077

幅值裕度h=20lg=7.2035

2、相角裕度为70时K值大小

利用matlab画伯德图，取不同K值，采用夹逼法得当相角裕度为70时K值的值，如图：

图2-2K值过程图

图2-2K值结果图

因此当相角裕度为70时，可知K=12484

3、相角裕度为0时K值大小

方法同上，利用matlab画伯德图，取不同K值，采用夹逼法得当相角裕度为0时K值的值，如图：

图3-2求K值过程图

图3-3求K值结果图

因此当相角裕度为0时，可得K=160424

4、当K=5000时，其Bode图和Nyquist图

图4-1画bode图程序图

图4-2bode图

图4-3画Nyquist图程序图

图4-4Nyquist图

5、用Matlab绘制根轨迹

图5根轨迹图

6、允许的扰动信号的最大幅值

K=100000，扰动为阶跃信号，为使稳态误差≤0.1，求允许的扰动信号的最大幅值

e〔∞〕=s·E〔s〕

=100R/K

因为稳态误差≤0.1，故

100R≤0.1K

R≤100

即允许的扰动信号的最大幅值为100

7、扰动的解决方法

解决方法：增大系统开环增益或着扰动作用点之前系统的前向通道增益。

理由：在本系统中，增大扰动点作用前系统的前向通道增益，使K值增大，稳态误差为100R/K,K值增大，致使稳态误差减小，也就是说，在误差允许范围内，使得扰动信号的最大允许幅度也随之增大。

8、心得体会

在很多人眼中为期一周的课程设计是一种煎熬，确实，课设和我们习惯的单纯的看书做题目不一样，它更考验我们对知识的理解和应用。通过这次自控的课程设计中我可谓受益匪浅。

首先当然是对于课本知识的再学习和更深刻的理解，和做题目不一样，在做课设时需要全方面的考虑问题，而不是单纯的算出一个结果，虽说这个过程并不算是多么的漫长或艰难，但是这种经历确实能让我们养成一种不断探索的科学研究精神，我想对于工学学生这个是很重要的。

这次课设对我的另一大考验就是MATLAB的应用，虽说之前也有过应用经历。但是并没有具体到在自动控制系统上的应用，所以自己查资料是必须的，对于工科学生来说查资料也是必备的能力，有些问题在不会时看上去很可怕，但是在看过资料后才发现也没有想象的那么难，这次课设中用到的MATLAB就比我之前想的要容易，提高我们的自学意识和自学能力，通过这次课设，我在查资料的能力上也确实得到了提高，除开图书馆，上网有哪些信誉好的足球投注网站也确实是不错的选择。

无论是在学习还是在生活上只有自己有心去学习和参与才可能有收获，这也算是课设给我知识之外的一点小小的感悟。

9、参考文献

〔1〕张德丰.MATLAB自动控制系统设计.北京：机械工业出版社，2010年第1版

〔2〕胡寿松.自动控制原理〔第四版〕.北京：科学出版社，2002年

〔3〕何衍庆.MATLAB语言的运用.北京：化学工业出版社，2003年

〔4〕谢仕宏.MATLABR2008控制系统动态仿真实例教程.北京：化学工业出版社，2009年