转子绕线机控制系统的串联滞后超前校正设计

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1、武汉理工大学《自动控制原理》课程设计说明书课程设计任务书学生姓名：殷伟冬专业班级：自动化0907班指导教师：刘志立工作单位：自动化学院题目:转子绕线机控制系统的串联滞后超前校正设计初始条件：已知转子绕线机控制系统的开环传递函数是要求系统的静态速度误差系数，。要求完成的主要任务:（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）1、MATLAB作出满足初始条件的最小K值的系统伯德图，计算系统的幅值裕度和相位裕度。2、前向通路中插入一滞后超前校正装置，确定校正网络的传递函数。3、用MATLAB画出未校正和已校正系统的根轨迹。4、用Matlab对校

2、正前后的系统进行仿真分析，画出阶跃响应曲线，计算其时域性能指标。5、课程设计说明书中要求写清楚计算分析的过程，列出MATLAB程序和MATLAB输出。说明书的格式按照教务处标准书写。时间安排：任务时间（天）审题、查阅相关资料1分析、计算3编写程序1撰写报告2论文答辩0.5指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月日14武汉理工大学《自动控制原理》课程设计说明书目录1串联滞后-超前校正原理12校正前系统稳定情况分析22.1校正前系统的伯德图22.2未校正前的系统裕度32.3校正前的根轨迹43基于伯德图后的超前滞后校正53.1确定滞后-超前校正的传

3、递函数53.2校正后系统稳定情况63.2.1校正后系统的伯德图63.2.2校正系统的幅值裕值74校正前后的性能比较95课程设计小结11参考文献1214武汉理工大学《自动控制原理》课程设计说明书14武汉理工大学《自动控制原理》课程设计说明书转子绕线机控制系统的串联滞后-超前校正设计1串联滞后-超前校正原理串联滞后校正兼有滞后和超前校正的优点，校正后系统响应的速度也较快，超调量较小，同时抑制高频噪声的性能也好。当被校正的系统不稳定，并且要求校正后系统的响应速度、相角裕量和稳态精度较高时，以采用串联滞后超前校正为宜。该方法利用滞后超前校正器的超前部分来增大系

4、统的相角裕量，同时有利用滞后部分来改善系统的稳定性能。超前校正的基本原理就是利用超前相角补偿系统的滞后相角，改善系统的动态性能，如增加相角裕度，提高系统稳定性能等。但是串联超前校正给系统中频段增加理论上不超过90，实际上一般不超过65的相角，提高系统的稳定裕度，但降低了抗干扰性能（高频）。串联滞后-超前校正的设计步骤如下：（1）根据稳态性能要求确定开环增益k，并绘制未校正系统的伯德图。（2）选择校正后的截止频率。（3）确定校正参数。（4）确定滞后校正部分的参数。（5）确定超前部分的参数。（6）将滞后校正部分和超前校正部分的传递函数组合在一起,即得滞后-

5、超前校正的传递函数为（1-1）（7）绘制校正后的伯德图，检验性能指标。14武汉理工大学《自动控制原理》课程设计说明书2校正前系统稳定情况分析2.1校正前系统的伯德图由已知的条件，校正前的传递函数可以整理为（2-1）当系统的静态速度误差为,这得,则待校正的开环传递函数为（2-2）上式为最小相位系统，用matlab画出的未校正前的伯德图为Num=900;Den=[120750];Bode(num,den)Grid得到图1如下：图1系统校正前的伯德图14武汉理工大学《自动控制原理》课程设计说明书2.2未校正前的系统裕度用matlab求校正前的相角裕度和幅值裕

6、度，程序为G=tf（900，[120750]);[kg,r]=margin(G)运算后得到结果：kg=1.6667r=13.2774很显然，r远远小于55度14武汉理工大学《自动控制原理》课程设计说明书2.3校正前的根轨迹用matlab求校正前的根轨迹，程序为：Num=[1]Den=[120750]Rlous(num,den)Title(‘校正前根轨迹图’)图2系统校正前的根轨迹图14武汉理工大学《自动控制原理》课程设计说明书3基于伯德图后的超前滞后校正3.1确定滞后-超前校正的传递函数1）选择校正后的截止频率。若性能指标中对系统的快速性未提明确要求时

7、，一般对应的频率作为，从图3可以看出图32）确定校正参数β确定校正参数。由超前部分应产生的超前相角而定，又故β=13.933）确定滞后校正部分的参数，一般取，因此滞后部分的传递函数为14武汉理工大学《自动控制原理》课程设计说明书(3-1)4）确定超前部分的参数，过点作20db/dec直线，由该直线与0dB线交点坐标确定由得因此超前部分的传递函数为：(3-2)5）将滞后校正部分和超前校正部分的传递函数组合在一起,即得滞后-超前校正的传递函数为：(3-3)所以系统校正后的传递函数为：(3-4)3.2校正后系统稳定情况3.2.1校正后系统的伯德图校正后的伯德

8、图，程序为Num=[19172700900]Den=[2.14594861217.5]Bode