自控课程设计 ——自动化1101班 魏智龙

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1、西安石油大学课程设计电子工程学院自动化专业1101班题目根轨迹法超前校正学生魏智龙指导老师陈延军二○一四年一月《自动控制理论》课程设计任务书题目根轨迹法超前校正学生姓名魏智龙学号201105080317专业班级自动化1101设计内容与要求设计题目已知某系统的开环传递函数为,试用根轨迹几何设计法对系统进行超前串联校正设计，使之满足：（1）阶跃响应的超调量：σ%≤20%；（2）阶跃响应的调节时间：ts≤1.2s。设计要求：（1）编程绘制原系统的bode图，并计算出原系统的幅值裕度及相角裕度；（2）选择校正方式，进行校正装置的设计，得出相应的校正装置的参数；（3）利用SISOTOO

2、L设计校正方案（得到相应的控制器参数）；（4）编程绘制校正后系统的bode图，并计算出校正后系统的超调量及调节时间；（5）整理设计结果，并提交设计。起止时间2013年12月30日至2014年1月6日指导教师签名年月日系（教研室）主任签名年月日学生签名年月日报告目录一、课程设计的题目…………………………………………………………（3）二、设计思想及内容………………………………………………………...（3）三、编制的程序……………………………………………………………...（3）四、设计结论……………………………………………………………........（6）五、设计总结…………………

3、………………………………………………（6）六、参考文献…………………………………………………………………（7）自动理论课程设计一、课程设计题目已知某系统的开环传递函数为,试用根轨迹几何设计法对系统进行超前串联校正设计，使之满足：（1）阶跃响应的超调量：σ%≤20%；（2）阶跃响应的调节时间：ts≤1.2s。二、设计思想根据题目要求，然后根据公式σ%=0.16+0.4（Mr-1）=20%和公式Ko=2+1.5(1/sinγ-1)+2.5(1/sinγ-1),即可得到Ko.然后利用函数sisotool即可得到校正传递函数：。最后观察单位阶跃响应验证校正后系统是否满足要求。三、编制

4、的程序（1）因为σ%=0.16+0.4（Mr-1）=20%,则有SymsMrsigma;Mr=solve('0.16+0.4*(Mr-1)=0.2');%利用超调量求MrMr=vpa(Mr,3)语句执行结果：Mr=1.1.(2)又因Mr=1/sinγ又Ko=2+1.5(1/sinγ-1)+2.5(1/sinγ-1),故将Mr代替1/sinγ来求取Ko;SymsKoMr;Mr=1.1;Ko=2+1.5*(Mr-1)+2.5*(Mr-1)^2%根据Mr=1/sinγ=1.1求取Ko语句执行结果：Ko=2.175即取Ko2。（3）那么开环传递函数为k=2n1=1;d1=conv([

5、10],[12]);sys=tf(k*n1,d1)sisotool(sys);语句执行结果可得：未校正系统的bode图和单位阶跃响应：由图可知未校正系统：幅值稳定裕度：h=∞dB-π穿越频率：=∞rad/s相角稳定裕度：γ=65.5°剪切频率：=0.91rad/s由图可得σ%=4.32%，ts=3.15s>1.2s.没有满足题目要求然后将参数σ%≤20%和ts≤1.2s设置后以后，观察其共同部分，即稳定部分。分别放入一个极点和一个零点，移动零极点使其余点都移动到稳定区域内，此时由图可得（3）校正后系统的bode图和单位阶跃响应：由图可得校正后系统的：幅值稳定裕度：h=∞dB-

6、π穿越频率：=∞rad/s相角稳定裕度：γ=58.6°剪切频率：=10rad/s由图可得时域性能指标：超调量σ%=14.9%≤20%，调节时间：ts=0.656s≤1.2s均已达到题目要求。四、设计结论由校正后系统的单位阶跃响应图可得超调量σ%=14.9%≤20%，调节时间：ts=1.15≤1.2s，满足设计要求。五、设计总结通过这次的课程设计，我学到了很多。包括对MATLAB程序的掌握与使用，在实践中加深了对系统性能指标，根轨迹法及根轨迹法校正等理论知识的理解，同时在校正锻炼了自己的动手能力。在设计过程中，查询资料和合作讨论，我收获颇丰。我在这次根轨迹法超前校正的过程中，虽

7、然遇到了众多问题，但最终通过自己的努力和同学的帮助，我还是设计出来了。这就是个成功。六、参考文献《自动控制原理》胡寿松主编科学出版社《MATLAB7.0从入门到精通》求是科技编著人民出版社