自动控制课程设计-控制系统串联校正设计

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1、河南科技大学课程设计说明书课程名称控制理论课程设计题目控制系统串联校正设计学院农业装备工程学院班级农电141学生姓名+++指导教师高春艳日期2016年12月16日控制理论课程设计任务书设计题目：控制系统串联校正设计一、设计目的进一步巩固自动控制理论知识；掌握自动控制系统的分析、设计、矫正的基本方法；锻炼使用MATLAB语言软件应用的能力；培养使用MATLAB语言分析、设计和校正控制系统的方法；使初步掌握控制系统系统数字仿真的基本方法。二、设计任务及要求应用时域法、频域法或根轨迹法设计校正系统，根

2、据控制要求，制定合理的设计校正方案；编写相关MATLAB程序，绘制校正前后系统相应图形，求出校正前后系统相关性能指标；比较校正前后系统的性能指标；编制设计说明书。三、控制要求题目：已知单位负反馈系统的开环传递函数：。其中：,,设计串联补偿装置，使校正后的系统具有性能指标：开环放大系数；最大超调；过渡过程时间。四、设计时间安排查找相关资料（1天周一）；编写MATLAB程序，设计、确定校正环节、校正（周二，周三２天）；编写设计报告（周四1天）；答辩修改（周五1天）。五、主要参考文献1.梅晓榕.　自动

3、控制原理,科学出版社.2.胡寿松.自动控制原理（第五版）,科学出版社.3.黄忠霖，自动控制原理的MATLAB实现，国防工业出版社.指导教师签字：年月日摘要本课程设计先对系统进行误差分析，用Matlab软件绘制出校正前系统的bode图和单位阶跃响应图，然后通过对校正前系统bode图和单位阶跃响应图的分析和相关数据的计算得出校正前系统的相位裕度和幅值穿越频率不满足设计要求，所以需要校正。对校正前系统参数和设计的要求进行分析，得出可以用滞后—超前校正进行系统校正，然后通过理论计算和MATALAB仿真得

4、到校正前的系统Bode图，单位阶跃响应图、系统nyquist图、得出校正前系统的相位裕度、速度误差系数。由计算所得校正后的传递函数，并用MATLAB软件绘制出校正后系统的bode图和单位阶跃响应图得出校正后系统的相位裕度、幅值穿越频率等数据。最后用MATALAB软件把校正前系统的传递函数和校正后系统的传递函数的bode图进行比较明显地看出系统的相位裕量、幅值穿越频率等参数，满足设计的要求。关键词：滞后—超前校正，Matlab，bode图，误差，系统单位阶跃响应分析，nyquist图分析目录第一章

5、绪论11.1设计内容、目的和意义11.1.1设计内容：11.1.2设计目的：11.1.3设计意义：2第二章总体设计22.1校正前系统的分析22.1.1误差分析：22.1.2Bode图分析：22.1.3系统单位阶跃响应分析：42.1.4根轨迹分析：52.2系统校正分析72.2.1校正方案的选择：72.2.2校正传递函数的确定：72.3校正后系统分析82.3.1Bode图分析：82.3.2系统单位阶跃响应分析：112.3.3系统nyquist图分析：12第三章设计结论15第四章设计总结15参考文献1

6、6第一章绪论§1.1设计内容、目的和意义§1.1.1设计内容：已知单位负反馈系统固有部分的传递函数为：其中：,,设计串联补偿装置，使校正后的系统具有合适的性能指标：（1）开环放大系数；（2）最大超调；（3）过渡过程时间；§1.1.2设计目的：（1）理解在自动控制系统中对不同的系统选用不同的校正方式，以保证得到最佳的系统。（2）理解相位裕度，误差系数等参数的含义。（3）学习MATLAB在自动控制中的应用，会利用MATLAB求出所需要得到的实验结果。16§1.1.3设计意义：（1）通过课程设计进一步

7、掌握自动控制原理的有关知识，加深对所学内容的理解，提高解决实际问题的能力。（2）从总体结构上把握对系统进行校正的思路，能够将理论和实际相结合。第二章总体设计§2.1校正前系统的分析§2.1.1误差分析：根据二阶系统开环函数频率特性：频率与周期互为倒数，即：，故得：；；系统是1型系统：（1）当时，；（2）当时，，所以；（3）当，。§2.1.2Bode图分析：利用Matlab绘制出未校正系统16的Bode图：源程序代码为：>>num=[800];den=conv([0.910],[0.0071]);

8、g=tf(num,den);%校正前的开环传递函数margin(g);%绘制标准有稳态裕度的bode图gridonholdon;title('未校正的系统开环传递函数的Bode图')[kg,r,wg,wc]=margin(g)警告:Theclosed-loopsystemisunstable.>Inwarningat25InDynamicSystem.marginat65kg=0.1800r=-9.5031wg=1612.5988wc=29.4837图1未校正的系统开环传递函数的Bode图通过M