转子绕线机控制器的设计--课程设计报告

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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：专业班级：指导教师：工作单位：题目:转子绕线机控制器的设计。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在单位斜坡输入作用下的稳态误差为，相角裕度。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）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）前向通路中插入一相位滞后校正，确定校正网络的传递函数。（3）画出未校正和已校正系统的根轨迹，并进行性能指标分析。（4）课程设计说明书中要求写清楚计算分析的过程，列出

2、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）指导老师下达任务书，审题、查阅相关资料2分析、计算2武汉理工大学《自动控制原理》课程设计说明书编写程序1撰写报告2论文答辩1指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月日目录摘要11串联滞后校正21.1RC滞后网络21.2串联滞后校正的作用21.3滞后校正的设计步骤22控制系统校正前分析32.1用matlab做出校正前系统的伯德图32.1.1系统的开环传递函数32.1.2matlab软件求出未校正系统的伯德图33控制系统滞后校正分析设计43.1理论计

3、算43.2采用matlab工具进行串联滞后校正设计6武汉理工大学《自动控制原理》课程设计说明书4系统校正前后伯德图对比75利用阶跃响应曲线对校正前后系统进行分析106串联滞后校正的优缺点及适用条件116.1串联滞后校正的优缺点116.2串联滞后校正的适用条件12心得体会13参考文献14本科生课程设计成绩评定表15武汉理工大学《自动控制原理》课程设计说明书摘要自动控制技术是20世纪发展最快、影响最大的技术之一，也是21世纪最重要的高技术之一。今天，技术、生产、军事、管理、生活等各个领域，都离不开自动控制技术。就定义而言，自动控制技术是控制论的技术实

4、现应用，是通过具有一定控制功能的自动控制系统，来完成某种控制任务，保证某个过程按照预想进行，或者实现某个预设的目标。现如今可以运用matlab等软件，进行比较方便快捷的校正，先用分析法计算出校正的参数，再根据matlab已有的函数来进行校正，可以得到要求的系统。关键字：自动控制技术校正matlab18武汉理工大学《自动控制原理》课程设计说明书1串联滞后校正1.1RC滞后网络RC超前网络的传递函数为(1)式中(2)1.2串联滞后校正的作用利用滞后校正装置的高频幅值衰减特性，使已校正系统的截止频率下降，从而使系统获得足够的相角裕度。另外，滞后校正有利

5、于提高低频段的增益，减小稳态误差。滞后校正具有如下特点：18武汉理工大学《自动控制原理》课程设计说明书（1）利用校正装置的高频幅值衰减特性改善了系统的相对稳定性，使系统具有一定的稳定裕量，对校正装置相角滞后特性的影响忽略不计。（2）从对数幅频曲线看，校正后的截止频率ωc比校正前的ωc0提前，因此，系统的快速性降低，提高了系统的相对稳定性。（3）为了保证校正装置的滞后相角不影响系统的相位裕量，其最大滞后相角应避免出现在校正后的截止频率ωc附近。为了做到这一点，校正网络的两个转折频率1/T和1/bT均应设置在远离截止频率的低频段。（4）校正后系统的幅

6、频特性曲线在高频段衰减大，可以提高系统抗高频干扰能力。1.3滞后校正的设计步骤（1）根据稳态误差的要求，确定原系统的开环增益K。（2）利用已确定的开环增益K，画出未校正系统的伯德图，计算未校正系统的相角裕量γ0和幅值裕量h0。（3）若相角裕量和幅值裕量不满足指标，则根据指标要求的相角裕量，在未校正系统的对数相频曲线上确定相角满足下式的点：选择该点对应的频率ω作为校正后的截止频率ωc。（4）计算未校正幅频曲线在ω0处的分贝值并且令，可求出b的值。（5）为减小校正装置相角滞后特性的影响，滞后网络的转折频率ω=1/bT（对应零点）应低于ωc1~10倍频

7、程，一般取1/bT=0.1ωc，可求出T.（6）确定校正装置的传递函数18武汉理工大学《自动控制原理》课程设计说明书（7）验算校正后系统的性能指标。2控制系统校正前分析2.1用matlab做出校正前系统的伯德图2.1.1系统的开环传递函数系统的开环传递函数如下：化成时间常数形式如下：2.1.2matlab软件求出未校正系统的伯德图使用MATLAB软件可直接得到系统的BODE图和相角,幅值裕度。程序的代码如下：n=500d=[1,15,50,0]g1=tf(n,d)[mag,phase,w]=bode(g1)margin(g1)18武汉理工大学《自

8、动控制原理》课程设计说明书由图可知，此时截止频率Wc=5.72rad/s,相位裕度Pm=11.4°，相位穿越频率Wg=7.07rad/s