自动控制理论-课程设计

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1、.西安石油大学课程设计学院电子工程学院专业自动化班级自0905题目频域法校正学生李浩学号200905080913指导老师霍爱清..二零一一年十二月《自动控制理论Ⅰ》课程设计任务书题目频域法设计学生姓名李浩学号200905080913专业班级自0905设计内容与要求设计内容：对于一结构如图所示的系统，给定固有部分的传递函数Gg(s)和性能指标要求，试设计串联校正装置K(s)。设1.若要求开环比例系数K≥100，相角裕量γ≥30º，ωc≥45rad/s2.若要求开环比例系数K≥100，相角裕量γ≥40º，ωc=5rad/s3.若要求开环比例系数K≥1

2、00，相角裕量γ≥40º，ωc≥20rad/s，分别设计校正装置，并比较它们的作用效果。设计要求:⑴编程绘制原系统的Bode图，并计算出原系统的幅值裕量及相角裕量；⑵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；⑶编程绘制校正后系统的Bode图，并计算出校正后系统的幅值裕量及相角裕量；⑷整理设计结果，提交设计报告。..起止时间2011年12月19日至2011年12月25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目录一课程设计题目4..二设计思想及内容41设计思想42设计内容5三设计步骤51）系统稳态性能指标计算52

3、）做原系统的Bode图53）求校正装置的传递函数73.1）求超前校正的传递函数73.2）求滞后校正的传递函数83.3）求超前校正的传递函数104）检验校正后系统是否满足校正要求11绘制系统校正后Bode图及读性能指标。11四结论12五个人总结12六参考书目13..自动控制理论课程设计一．课程设计题目：频域法第三题3.已知某系统的开环传递函数为：试用Bode图设计法对系统进行串联校正设计，使之满足：1>.若要求开环比例系数K≥100，相角裕量γ≥30º，ωc≥45rad/s;2.>若要求开环比例系数K≥100，相角裕量γ≥40º，ωc=5rad/s

4、;3>.若要求开环比例系数K≥100，相角裕量γ≥40º，ωc≥20rad/s，要求：⑴编程绘制原系统的Bode图，并计算出原系统的幅值裕量及相角裕量；⑵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；⑶编程绘制校正后系统的Bode图，并计算出校正后系统的幅值裕量及相角裕量；⑷整理设计结果，提交设计报告。二．设计思想及内容1设计思想当系统的性能指标已幅值裕量、相位裕量和误差系数等频域指标出现时，运用频域法分析设计是很方便的。运用频域法进行校正，其目的是改变系统频域特性，是校正后系统的频域特性拥有合适的低中频和高频特性，及足够的稳定裕量

5、，从而满足设计性能指标。控制系统中常用的串联校正装置是带有单零、极点的滤波器。若其零点比极点更靠近原点，则称为PD校正，反之，则是PI校正，另外还有PID校正。..2设计内容本题为设计校正装置，其目的是利用超前部分增大系统的相角裕度，同时利用滞后部分来改善系统的稳态性能，达到设计要求：1.若要求开环比例系数K≥100，相角裕量γ≥30º，ωc≥45rad/s2.若要求开环比例系数K≥100，相角裕量γ≥40º，ωc=5rad/s3.若要求开环比例系数K≥100，相角裕量γ≥40º，ωc≥20rad/s，三设计步骤1.0.做原系统的Bode图做原系

6、统的Bode图，检查是否满足题目要求性能指标与要求。cleark=100;n1=1;%校正前传递函数的系数d1=conv(conv(conv([10],[10]),[0.11]),[0.011]);%校正前传递函数的分母s1=tf(K*n1,d1);%校正前的传递函数figure(1);margin(s1);holdon%显示校正前的传递函数的%Bode图figure(2);sys=feedback(s1,1);step(sys)%显示校正前的传递函数的阶跃%响应图程序运行后，得到图1-1所示未校正系统的Bode图，及其性能指标值..图1-1未校

7、正系统的Bode图及频域性能由图1-1可得原系统频域性能指标：幅值稳定裕度：h=20.8dB-π穿越频率：=31.6rad/s，相角稳定裕度：γ=47.4°剪切频率：=7.84rad/s（1）可知系统校正前，剪切频率：=7.84rad/s<45rad/s原系统需要进行超前校正。（2）剪切频率：=7.84rad/s〉5rad/s需要进行滞后校正（3）剪切频率：=7.84rad/s<20rad/s原系统需要进行超前校正。..1）求超前校正装置的传递函数设超前校正装置的传递函数为:Gc（s）=1.1)用MATLAB求校正部分的传递函数wc=45;%要求

8、校正后的截止频率L=bode(s1,wc);%从bode图中得到对数幅值LLwc=20*log10(L);a=10^(-0.1*Lwc)