自动控制原理课程设计----控制系统的设计与仿真

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1、HarbinInstituteofTechnology课程设计说明书（论文）课程名称：自动控制原理课程设计设计题目：控制系统的设计与仿真院系：航天学院班级：设计者：学号：指导教师：11课程设计任务书姓名：王有松院（系）：航天学院控制科学与工程系专业：探测制导与控制技术班号：0804201任务起至日期：2011年2月21日至2011年3月6日课程设计题目：控制系统的设计与仿真1、已知控制系统固有传递函数如下：2、性能指标要求：（1）、超调量（2）、过渡过程时间（3）、11工作量：（1）设计一个串联滞后

2、校正环节，满足性能指标要求。（2）人工设计利用半对数坐标纸手工绘制系统校正前后及校正装置的Bode图，并确定出校正装置的传递函数。验证校正后系统是否满足性能指标要求。（3）计算机辅助设计利用MATLAB语言对系统进行辅助设计、仿真和调试。（4）撰写设计报告。具体内容包括以下五个部分。1）设计任务书2）设计过程人工设计过程包括计算数据、系统校正前后及校正装置的Bode图（在半对数坐标纸上）、校正装置的传递函数、性能指标验算数据。计算机辅助设计过程包括Simulink仿真框图、Bode图、阶跃相应曲线、

3、性能指标要求的其他曲线。3）校正装置电路图4)设计结论5)设计后的心得体会工作计划安排：审题，查阅资料2天人工计算，计算机辅助设计4天修改，优化设计4天完成课程设计说明书4天同组设计者及分工：无11指导教师签字___________________年月日教研室主任意见：教研室主任签字___________________年月日目录1、题目要求与分析………………………………………………………………………11.1题目要求…………………………………………………………………………11.2题目分析………………

4、…………………………………………………………12、人工设计………………………………………………………………………………22.1校正方法的选择…………………………………………………………………22.2串联迟后——超前校正…………………………………………………………32.2.1串联迟后校正……………………………………………………………32.2.2串联超前校正……………………………………………………………32.2.3验算………………………………………………………………………43、计算机辅助设计………………

5、………………………………………………………43.1对被控对象仿真…………………………………………………………………43.2对校正以后的系统仿真…………………………………………………………53.3对校正后闭环系统仿真…………………………………………………………64、校正装置电路图………………………………………………………………………84.1串联装置原理图…………………………………………………………………84.2串联迟后环节装置电路…………………………………………………………84.3串联超前环节装置电路

6、…………………………………………………………95、设计总结………………………………………………………………………………106、心得体会………………………………………………………………………………1111111、题目要求与分析1.1题目要求（1）、已知控制系统固有传递函数如下：（2）、性能指标要求：（1）、超调量（2）、过渡过程时间（3）、1.2题目分析用MALAB绘制原传递函数的单位阶跃响应图，如图1：图1原传递函数单位阶跃响应显然，系统发散，不满足题目要求的超调量及调整时间的要求。需对原传递函数进

7、行校正。112、人工设计2.1校正方法的选择将题目中对闭环系统的动态过程要求转化开环频率特性要求由得由取所以得手工做出开环传递函数的bode图，如附录图1——系统校正前的bode图由图可知，原开环传递函数的剪切频率为由有知由上面的计算知剪切频率为，相角裕度为，不满足设计要求。若采用串联超前校正，由于未校正时系统不稳定，且截止频率大于要求值。在这种情况下，采用串联超前校正是无效的。若采用串联迟后校正，按式求取满足相角裕度的剪切频率，则即有解得若以作为剪切频率，则不能满足的设计指标。也就是说，只用串联迟

8、后校正不能同时满足相角裕度和剪切频率的设计要求。考虑到串联超前校正可以有效地增加相较裕度，所以，首先采用串联迟后校正，使系统的剪切频率满足或接近于近似满足设计要求。在此基础上，再采用串联超前校正，使相角裕度满足设计要求。112.2串联迟后——超前校正2.2.1串联迟后校正考虑到串联超前校正时，会使原系统的剪切频率增大，所以在做串联迟后校正时可以使剪切频率略小于设计要求。首先，取，做串联迟后校正。当时，代入所以由解得串联迟后校正参数。取所以即迟后环节为2.2.2串联超前