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1、单闭环磁盘驱动读取系统的校正器设计目录1设计目的与意义12设计任务和要求12」初始条件12.2设计要求23原系统性能分析33.1校正前系统性能指标分析33.2校正前系统稳定性能分析54设计校正系统64.1校正前系统的频域性能指标64.2校正系统方案选择74.3校正步骤74.4校正前后比较11心得体会18参考文献191设计目的与意义1、通过本次课程设计，能够培养自己理论联系实际的设计思想，训练自己综合运用经典控制理论和相关课程知识的能力。2、掌握自动控制原理中各种校正装置的作用及用法，根据不同的系统性能指标要求进行合理的系统设计，并调试满足系
2、统的指标。3、进一步加深对MATLAB软件的认识和理解，学会使用MATLAB语言来进行系统建模、系统校止中的性能参数的求解、以及系统仿真与调试。4、此外，还可以通过本次设计来锻炼独立思考和动手解决控制系统实际问题的能力。2设计任务和要求2.1初始条件磁盘驱动系统的物理结构如图1所示，结构框图如图2所示。图1磁盘驱动系统物理示意图图2磁盘驱动系统的结构框图图2中，Amplifier模块代表控制器，此处用比例控制器Ka=80；coil模块代表执行机构，此处为电机，该模块的传递函数简化为G^s)=^229_,ioad环节代表荷载，该5+1000模
3、块的传递函数为G2(s)=o2s(s+20)根据对原系统的分析，选择适当的校正装置，设计满足给定性能指标的补偿环节。2.2设计要求(1)分析原系统的稳定性和性能指标；(2)设计一个补偿环节，使系统满足Kv=20,相角裕度PM增加5・10°的性能指标;(3)画出系统在(1)校正前后的奈奎斯特曲线和波特图；(4)用Matlab画出上述每种情况的斜坡响应曲线；(5)用Matlab画出校正前后系统的根轨迹；(6)对上述任务写出完整的课程设计说明书，说明书中必须写清楚分析计算的过程,并包含Matlab源程序或Simulink仿真模型，说明书的格式按照
4、教务处标准书写。3原系统性能分析3.1校正前系统性能指标分析由初始条件可得：其开环传递函数为:此时可得闭环传递函数为：G（s）=205X（1000+1）X（20+1）K=200（s）=/、(£、SX+1Liooo丿+1（20丿+2020在单位阶跃响应屮，由单位阶跃图可得上升时间tr=0.125超调时间tp=0.1825调节时间ts=0.4965117-1超调量/%=xl00%=17%1在matlab屮仿真单位阶跃响应程序如下：num=[400000];den=[l102020000400000];sys=tf(num,den);%建立闭环传
5、递函数模型p=roots(den);%计算系统特征根判断系统稳定性1=0:0.01:5;%设定仿真时间为5sfigure(l)step(sys,t)；grid%求取系统单位阶跃响应xlabel(f);ylabel('c(ty);title('stepresponse1);单位阶跃响应曲线图如下：System:sysTime(seconds):0.182t(seconds)图3单位阶跃响应图在mat1ab中的单位斜坡响应程序如下：figure(2)u=t;%定义输入为斜坡信号lsim(sys,u,t,O);grid%求取系统的单位斜坡响应xl
6、abel(,t,);ylabel(,c(t)');title(,rampresponse1);其斜坡响应图如下：rarrpresponse图4单位斜坡响应曲线3.2校正前系统稳定性能分析由程序运算可得，该闭环传递函数的特征根如下：p=1.0e+03*-1.0004+0.OOOOi-0.0098+0.01741-0.0098-0.0174i所以可得，由于系统的特征根都具有负实部或者说都位于复平面的左半部，故此时的系统是一个稳定系统。4设计校正系统4.1校正前系统的频域性能指标由系统给定的开环传递函数可得：其原函数的一阶斜坡信号输入得到的速度误
7、差系数为limsG(s)H(s)=lim$xst05—>0400000sx(5+1000)(5+20)=20同时，其原函数的相角裕度为y=180°+ZG校正前的伯德图在matlab屮的程序如下：G=tf(400000,[1,1020,20000,0]);%建立开环系统模型figure。)margin(G);%绘制伯德图，计算幅值和相角裕度，以及对应的穿越频率和截止频率其伯德图如下：System:GFrequency(rad/s):141Magnitude(dB):-34.1BodeDiagramGm=34.2dB(at141rad./s),
8、Pm=50.9deg(at15.7rad/s)500图5校正前的伯徳图mp)①P5U6P乏(6①p)oseud由伯徳图可得:原传递函数的截至频率为：如=141"d/s原传递函数的
