单位负反馈系统设计校正--自动控制原理课程设计

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1、武汉科技大学自动控制原理课程设计课程名称：单位负反馈系统设计校正班级：自动化2010级1006班学号：20100*****姓名：王立指导教师：熊凌2013年1月2日13目录1课程设计内容以及要求11.1设计内容11.2内容11.3设计要求12系统的分析22-1原系统的分析22-2超前校正系统42-3滞后校正系统分析53系统滞后超前分析83-1系统滞后超前校正83﹣2校正系统的实现方式10实验小结121课程设计内容以及要求1.1设计内容已知单位负反馈系统的开环传递函数为：用用串联校正的频率域方法对系统进行串联校正设计。1.2内容用用串联校正的频率域方法对系统进行串联校正设计，使

2、系统满足如下动态及静态性指标：（1）在单位斜坡信号作用下，系统的速度误差系数；时，谐波输入的稳态误差；（2）系统校正后，相位裕量：；在幅值穿越频率13之前不允许有；（3）对的扰动信号，输出衰减到。1.3设计要求课程设计报告的内容应包括以下6个部分：1)分析设计要求，说明串联校正的设计思路（滞后校正，超前校正或滞后-超前校正）；2)详细设计（包括的图形有：串联校正结构图，校正前系统的Bode图，校正装置的Bode图，校正后系统的Bode图）；3)MATLAB编程代码及运行结果（包括图形、运算结果）；4)校正实现的电路图及实验结果（校正前后系统的阶跃响应图）；5)三种校正方法及装

3、置的比较；6)总结（包括课程设计过程中的学习体会与收获、对本次课程设计的认识等内容）。2系统的分析2-1原系统的分析由在单位斜坡信号作用下，系统的速度误差系数；易得开环传递函数增益K=100;系统的稳态误差E(s)=，当ω1，r(t)=sinωt时，H(jω)1所以当ω1时，由E(s)=≤　　　13≤　　　即ω1时，Ｇ(jω)≥69,　　　　　　　当ω1L(ω)≥20lg69=36.78db当的扰动信号，输出衰减到即当ω≥2πf=120π时，L(ω)≤≤G(jω)≤1/249L(ω)≤20lg1/249=﹣47.92dB；已知开环传递函数，用matlab软件画出其bode图M

4、atlab代码如下num=[100];den=conv([0.110],[0.011]);[mag,phase,w]=bode(num,den);subplot(211);semilogx(w,20*log10(mag));gridsubplot(212);semilogx(w,phase);grid;%gm增益裕度,pm相位裕度,wcg相角穿越频率,wcp幅值穿越频率[gm,pm,weg,wep]=margin(mag,phase,w)其bode图为13经过matab计算得增益裕度gm=1.1025相位裕度pm=1.6090相角穿越频率weg=31.6228幅值穿越频率we

5、p=30.1165pm＜45°所以系统需要校正2-2超前校正系统为使系统的相位裕度满足要求引入串联超前校正．在校正后系统的剪切频率处的超前相位角为＝60°故在校正后系统剪切频率处处,校正网络的增益应为10lg(1/α)=11.44dB13校正后剪切频率=61.1校正网络两个交接频率分别为经过校正后,系统开环传递函数为用matlab画出此开环传递函数的bode图，在matlab输入如下代码num=[100/16.39100];den=conv([0.110],conv([0.011],[1/227.71]));[mag,phase,w]=bode(num,den);subplo

6、t(211);semilogx(w,20*log10(mag));gridsubplot(212);semilogx(w,phase);grid;%gm增益裕度,pm相位裕度,wcg相角穿越频率,wcp幅值穿越频率[gm,pm,weg,wep]=margin(mag,phase,w)其bode图为13运行结果为：增益裕度gm=4.8879相位裕度pm=41.8711相角穿越频率weg=143.8086幅值穿越频率wep=53.6340由于要求校正后≥45°，经过校正后系统的相位裕度只有41.8711°；而且当ω＝120π=276.8时系统的开环增益为-33.5，大于－47.9

7、2dB，如果要相位裕度满足要求，只有再增加角，但是增加，会使得系统对高频噪声更加敏感，进而使得L(ω)增加，即系统在ω＝120π的L(ω)增加，与系统条件ω≥2πf=120π时L(ω)≤20lg1/249=﹣47.92dＢ不符，所以系统不能用超前相位校正．2-3滞后校正系统分析　　计算为校正系统中相频特性中对应于相角裕度的=55°由于=180°－90°－arctan－arctan0.01=55°即arctan+arctan0.01=35°13在matlab中输入symsw>>solve('arctan(