专业方向课程设计—数字控制器设计及仿真

《专业方向课程设计—数字控制器设计及仿真》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、目录1设计背景11.1相位超前校正器11.2相位滞后校正器12设计目的、内容及要求12.1设计目的12.2设计内容及要求13理论计算和手绘Bode图（见A4纸）24仿真流程图25系统仿真程序及图像25.1T=0.4s仿真程序25.2T=0.4s校正后程序35.3T=1s仿真程序45.4T=1s校正后程序45.5仿真图像（T=1s）55.6仿真图像（T=0.4s）65.8校正前后Bode图绘制程序75.9校正前后Bode图比较86时域响应96.1系统校正后时域响应程序96.2校正后时域响应曲线107结论128参考文献13131设计背景数字

2、控制器的校正方法分为相位超前和相位滞后两种方法。1.1相位超前校正器相位超前校正器的特点是，高频端增益的增加易使系统不稳定，而超前相位有使系统稳定的趋势。如果能够选择这样的Vp和Vx，使相位超前发生在相位交界频率附近，则可以增加相位裕量。相位超前校正器增加了频带宽度，低频段增益基本上不变，稳态精度同无校正时一样。1.2相位滞后校正器相位滞后校正器的特点是，增益的减少使系统趋于稳定，而相位滞后易使系统不稳定。为了不使校正器的附加滞后相移影响相位交界频率附近的相频特性，Vp和Vz应该远小于相位交界频率。相位滞后校正器减少了频带宽度，稳态精度

3、不受影响。2设计目的、内容及要求2.1设计目的采用变换的Bode图法设计离散控制系统的数字控制器，使得系统满足一定的性能指标，并且采用仿真实验对校正后的系统进行校验。2.2设计内容及要求图2-1离散控制系统结构图某控制系统如图1所示，已知被控对象的传递函数为（1）要求用变换的Bode图法设计数字控制器，使校正后的系统满足以下性能指标：相位裕度，速度增益，采样周期；（2）使用MATLAB编程序绘制校正前后离散系统Bode图；（3）使用MATLAB编程序绘制校正后系统单位阶跃响应，并求取各项性能指标；（4）增大采样周期（如），重复上述校正过

4、程及仿真校验，比较分析采样周期对系统校正效果的影响。133理论计算和手绘Bode图（见A4纸）4仿真流程图图4-1系统仿真流程图5系统仿真程序及图像5.1T=0.4s仿真程序w=0.01:0.01:100;lw=20.*log10((1+(2.*w/165).^2).^0.5)+20.*log10(((0.2.*w).13^2+1))-20.*log10(w)-20.*log10(((167.*w/170).^2+1).^0.5);figure(1)semilogx(w,lw)gridontitle('幅频特性')xlabel('w')

5、ylabel('lw')xw=atan(2.*w/165)-atan(0.2.*w)-90-atan(167.*w/170);figure(2)semilogx(w,xw)gridontitle('相频特性')xlabel('w')ylabel('xw')5.2T=0.4s校正后程序w=0.01:0.01:100;lw=20.*log10((1+(2.*w/165).^2).^0.5)+20.*log10(((0.2.*w).^2+1))+20.*log(((21.87.*w).^2+1).^0.5)-20.*log10(w)-20.*

6、log10(((167.*w/170).^2+1).^0.5)-20.*log(((40.2.*w).^2+1).^0.5);figure(1)semilogx(w,lw)gridontitle('幅频特性')xlabel('w')ylabel('lw')xw=atan(2.*w/165)-atan(0.2.*w)-90-atan(167.*w/170)+atan(21.87.*w)-atan(40.2.*w);figure(2)semilogx(w,xw)gridontitle('相频特性')xlabel('w')ylabel('xw

7、')135.3T=1s仿真程序w=0.01:0.01:100;L=20.*log10(((0.082.*w).^2+1).^0.5)+20.*log10(((-0.5.*w).^2+1).^0.5)-20.*log10(w)-20.*log10(((1.082.*w).^2+1).^0.5)+20;Phi=atan(0.082.*w).*180/pi+atan(-0.5.*w).*180/pi-90-atan(1.082.*w).*180/pi;figure(1)subplot(2,1,1)semilogx(w,L)gridontitl

8、e('幅频曲线')xlabel('w/rad/s')ylabel('Magnitude(dB)')holdonsubplot(2,1,2)semilogx(w,Phi)gridontitle('相频曲线')