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1、自动化专业课程设计报告《自动控制原理设计》班级：自动化10—1班姓名：许明学号：1005130116时间：2012年12月17-21日地点:实验楼17实验室指导教师:崔新忠自动化教研室自动控制课程设计一、课程设计题目：已知单位反馈系统开环传递函数如下：试设计滞后校正环节，使其校正后系统的静态速度误差系数，系统阻尼比，绘制校正前后系统的单位阶跃响应曲线，开环Bode图和闭环Nyquist图。二、课程设计目的1.通过课程设计使学生更进一步掌握自动控制原理课程的有关知识，加深对内涵的理解，提高解决实际问题的能力。2.理解自动控制原理中的关于开
2、环传递函数，闭环传递函数的概念以及二者之间的区别和联系。3.理解在自动控制系统中对不同的系统选用不同的校正方式，以保证得到最佳的系统。4.理解在校正过程中的静态速度误差系数，相角裕度，截止频率，滞后角频率，分度系数，时间常数等参数。5.学习MATLAB在自动控制中的应用，会利用MATLAB提供的函数求出所需要得到的实验结果。三、课程设计内容1.已知单位反馈系统开环传递函数如下：试设计滞后校正环节，使其校正后系统的静态速度误差系数，系统阻尼比，绘制校正前后系统的单位阶跃响应曲线，开环Bode图和闭环Nyquist图。假定此时的系统的静态速
3、度误差系数是符合要求的，即：则有：下面画出未校正前系统的对数频率特性，如图所示可知Wc。=1.91rad/s,计算出未校正前的系统的相角裕量=-40.1°相角裕量为负值，说明未校正系统不稳定。K=13.44,故有；1)对原系统进行分析，绘制该系统的单位阶跃响应其对应的代码：num=[13.44];den=[13.62.240];sys=tf(num,den);sys1=feedback(sys,1);t=0:0.1:45;step(sys1,t)holdongridholdofftitle('校正前单位阶跃响应图')2)未校正前的根轨迹
4、图对应代码:num=[13.44];den=[1,3.6,2.24,0];rlocus(num,den);grid;3）校正前博德图对应代码：num=[13.44];den=[13.62.240];sys=tf(num,den);margin(sys)holdongridholdoff由图中可得：截止频率Wc=1.91相角裕度γ=-11.6幅值裕度h=-4.444）校正前奈斯图其相应代码：num=[13.44];den=[13.62.2413.44];nyquist(num,den)title('校正前奈奎斯特图')四、校正装置设计（1
5、）参数的确定在系统前向通路中插入一个相位滞后的校正装置，确定校正装置传递函数。；ξ≤0.01；取=30.7°，一般取c()=-6°～-14°由=()+c(),取c()=-10°，计算得（）=40.7°，通过（）可求得=0.597根据20lgb+L()=0,确定滞后网络参数b和T：b=0.127，T=65.95即校正装置传递函数为：G=校正后的传递函数为：校正后的单位阶跃图num=[13.44];den=[13.62.240];sys1=tf(num,den);num1=[8.381];den1=[65.951];sys2=tf(num1
6、,den1);sys3=sys1*sys2;sys4=feedback(sys3,1);t=0:0.1:45;step(sys4,t)从阶跃响应图中可以看到，系统此时稳定3）校正后的博德图相应代码;num=[13.44];den=[13.62.240];sys1=tf(num,den);num1=[8.381];den1=[65.951];sys2=tf(num1,den1);sys3=sys1*sys2;margin(sys3)grid相角裕度=35.5°幅值裕度=12.5db4）校正后的奈氏图校正后奈氏图代码：num=[112.62
7、7213.44];den=[65.95238.42151.328114.86713.44];nyquist(num,den)5）校正后的根轨迹图根轨迹代码：num=[221.7613.44];den=[127.15458.74252.41622413.44];rlocus(num,den);grid;五、总结通过这次对控制系统的滞后校正设计的分析，让我对串联滞后校正环节有了更清晰的认识，同时也学会了公式编辑器的基本使用方法，加深了对课本知识的进一步理解。在这次课程设计的过程中，虽然开始有不少知识不是很了解，但通过查找资料以及咨询同学和老
8、师，最后都得到了解决，在寻找答案的过程中，我学到了很多平时缺少的东西，也使我深深认识到认真学习的重要性，平时看似不起眼的一些知识点在关键时刻却有着重要的作用。同时，这次课程设计让我接触到Matlab软件，用
