电模拟随动系统系统设计

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1、自控原理课程设计报告电模拟随动系统系统设计一、课程设计题目已知某控制系统结构图如下所示,要求设计校正环节G(s),使系统对于阶跃输入的稳态误差为零。使系统校正后的相角裕量γ≥45°，幅值裕量kg≥10db。+-二、用MATLAB仿真1、原系统分析原系统开环传递函数为：G（s）=用Ｍatlab仿真　编写程序如下：num1=[10];den1=conv(conv([10],[11]),[0.11]);s1=tf(num1,den1);figure(1);margin(s1);%画出它的Bode图sys=feedback(s1,1);hol

2、donfigure(2);step(sys);%画出它的阶跃响应其　bode图　如图一9自控原理课程设计报告图一其阶跃响应曲线如图二9自控原理课程设计报告图二2、单位阶跃输入稳态误差分析分析：由开环传递函数可知,开环系统在s平面坐标原点上的极点重数ν=1,即系统为I型系统,故系统在单位阶跃输入作用下不存在稳态误差,满足题目要求。从图中可以看出：相角裕度为γ=1.58°，幅值裕量kg=0.828dB；系统接近临界稳定，不满足题目要求，需要加以校正。3、校正系统设计分析滞后较正，不是利用校正装置的相位置后特性，而是利用其幅频特性曲线的负斜

3、率段，即幅值的高频衰减特性对系统进行校正的，它使得系统幅值特性曲线的中频段和高频段降低，穿越频率减小，从而使系统获得足够大的相位裕量、但快速性变差。若要在基本保持系统动态性能的同时改善系统的稳态性能，则可以引入滞后校正的同时增大系统的增益Ｋ，使得系统对数幅频特性曲线向上平移，这样，既可维持相位裕量和穿越频率基本不变，又改善了系统的稳态精度。本题对调节时间以及超调量均无特殊要求，为方便计算，故采用迟后校正使之达到题目要求并使系统稳定。4校正环节设计令L（ω）=0得ωc=3.1623γ=180°-90°-arctan（0.1ωc）-arc

4、tanωc9自控原理课程设计报告=0.02°﹤γ1（γ1=45°）不满足性能要求，选用迟后校正网络加以校正令180°-φ(ω1)=γ1+7.5°=52.5°180°-90°-arctan(ω1)-arctan(0.1ω1)=52.5°得ω1=0.678根据20lgb+L(ω1)=0得b=0.0678再由1/(bT)=0.1ω1得T=225,bT=15故迟后校正网络为Gc(S)=(1+bTs)/(1+Ts)=(1+15s)/(1+225s)验算如下:γ1=180°+arctan(15ω1)-arctan(225ω1)-90°-arcta

5、n(0.1ω1)-arctan(ω1)=46.7°校正后系统满足kg=10dB时,对应频率为ω2=1.048,则φ(ω2)=arctan(15ω1)-arctan(225ω1)-90°-arctan(0.1ω1)-arctan(ω1)=-145.7°﹥-180°则校正后的幅值裕量kg﹥10dB。由此可见，校正环节设计满足题目要求。9自控原理课程设计报告⒌matlab仿真校正后的系统num1=[10];den1=conv(conv([10],[11]),[0.11]);s1=tf(num1,den1);%原系统num2=[151];de

6、n2=[2251];s2=tf(num2,den2);％滞后校正s=s1*s2;figure(1);margin(s);%画出它的Bode图sope=feedback(s,1)holdonfigure(2)step(sope)%画出它的阶跃响应原系统经校正后其bode图如图五图五9自控原理课程设计报告其　阶跃响应曲线如图六图六从图中看出，校正后幅值裕量为23.7dB﹥10dB，相角裕量=50.5°﹥45°；满足题目要求。三、EWB仿真1、原系统的电路图（如图七）图七9自控原理课程设计报告仿真波形图（如图八）图八2、接了串联滞后校正系统

7、后的电路图（如图九）图九接了串联滞后校正系统后的仿真图（如图十）9自控原理课程设计报告图十四、ＰＣＢ电路设计1、电路的原理图：2、电路是ＰＣＢ图：9自控原理课程设计报告五、实验总结：⒈通过本次实验学会了一系列开发软件的初步使用;⒉在计算参数时,用了多尝试,才最后确定,对理论知识要很熟悉;⒊由于电路布线比较细而且距离较近,给焊接带来了一定麻烦;⒋测试电路是接线不对,电路板很容易损坏.参考文献[1]黄坚自动控制原理及其其应用高等教育出版社[3]童诗白华成英模拟电子技术基础高等教育出版社[2]胡寿松自动控制原理国防工业出版社[3]黄忠霖控

8、制系统MATLAB计算及仿真实训国防工业出版社[4]张爱民自动控制原理清华大学出版社9