自动控制系统课程设计---单位负反馈系统的校正设计

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1、成绩评定：自动控制系统课程设计课题名称单位负反馈系统的校正设计专业自动化班级xxxxx学号xx姓名xxx所在院系电子工程学院完成日期2012年12月21日11目录一、设计目的3二、设计任务与要求32.1设计任务32.2设计要求3三、设计方法步骤及设计校正构图43.1校正前系统分析43.2校正方法63.3校正装置63.4校正后系统分析7四、课程设计小结与体会10五、参考文献1111一、设计目的1.掌握控制系统的设计与校正方法、步骤。2.掌握对系统相角裕度、稳态误差和穿越频率以及动态特性分析。3.掌握利用MATLAB对控制理论内容进行分析和研究的技能。4.提

2、高分析问题解决问题的能力。二、设计任务与要求2.1设计任务设单位负反馈系统的开环传递函数为：用相应的频率域校正方法对系统进行校正设计，使系统满足如下动态和静态性能：1)相角裕度：2)在单位斜坡输入下的稳态误差为：3)截止频率不低于7.52.2设计要求1)分析设计要求，说明校正的设计思路（超前校正，滞后校正或滞后－超前校正；2)详细设计（包括的图形有：校正结构图，校正前系统的Bode图，校正装置的Bode图，校正后系统的Bode图）；3)用MATLAB编程代码及运行结果（包括图形、运算结果）；4)校正前后系统的单位阶跃响应图。11三、设计方法步骤及设计校正

3、结构图3.1校正前系统分析校正前系统的开环传递函数为：（求解过程：，式中是系统的开环增益。系统的稳态误差为，，取=16）校正要求:1）相角裕度：2）在单位斜坡输入下的稳态误差为：3）截止频率不低于7.5(3)校正前结构图:1)单位阶跃响应分析在MATLAB中编写如下程序：>>G=tf([16],[1,1,0]);>>feedback(G,1);>>step(ans,30)11由上图可以看出，系统在阶跃输入下还是可以稳定输出的，但是开始时振荡比较大，超调量也比较大，系统的动态性能不佳。2)利用MATLAB绘画未校正系统的bode图在MATLAB中编写如下程

4、序：>>G=tf([16],[110]);%系统模型>>bode(G)%绘制系统的Bode图校正前bode图113.2校正方法采用校正方法为：超前校正法3.3校正装置（1）求校正装置的参数。>>[gm,pm,wp,wc]=margin(G)求得：在校正前的bode图中找到-14.3944db的点如图所示:11校正装置结构图如下：利用MATLAB绘画校正装置的bode图程序如下：>>s=tf('s');G=(0.5749*s+1)/(0.0209*s+1);%系统模型>>bode(G)%绘制系统的Bode图校正装置Bode图如下：校正装置Bode图113.

5、4校正后系统分析校正后的幅频特性：程序如下：>>s=tf('s');>>G1=(16*(0.5749*s+1))/(s*(s+1)*(0.0209*s+1));>>bode(G1)校正后的bode图>>[Gm,Pm,Wp,Wc]=margin(G1)Gm=InfPm=74.6524Wp=InfWc=9.1425可以看出校正后系统的裕度为74.6524，截止频率为9.1425，全部满足要求。2）利用MATLAB绘画系统校正前后的单位阶跃响应图程序：>>s=tf('s');G1=(16*(0.5749*s+1))/(s*(s+1)*(0.0209*s+1))

6、;G=tf([16],[110]);G2=feedback(G,1);G3=feedback(G1,1);step(G2,G3)113）利用MATLAB绘画系统校正前后的单位阶跃响应图>>s=tf('s');G1=(16*(0.5749*s+1))/(s*(s+1)*(0.0209*s+1));G=tf([16],[110]);G2=feedback(G,1);G3=feedback(G1,1);step(G2,G3)图形：11四、课程设计小结与体会通过这次课程设计，我学到了不少知识，特别是自控的理论知识有重新回顾了一遍，通过用matlab软件设计控制系

7、统，非常快捷方便，但同时设计的过程中也遇到了一些大大小小的问题，最终通过跟同学的合作，和老师的指导完成了要求的设计指标，总之通过这次实训学到了不少东西。11五、参考文献[1]《自动控制原理》，杨庚辰，西安电子科技大学出版社，2009[2]《控制系统计算机辅助设计》，薛定宇，清华大学出版社，2006[3]《自动控制原理习题精解及MATLAB实现》，高军伟，中国电力出版社，201011