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1、自动控制原理课程设计院系：班级：信息科学技术学院08级自动化一班姓名：学号：秦宝岭2008070307题目2已知单位负反馈系统被控制对象的开环传递苗数G($)=—-一,要求在单位5(0.15+1)斜坡信号r(/)=/作用下，系统的稳态误差^,<0.01；相位裕量/>45°；幅值裕度不小于10dB。(1)未校正系统的分析：1)利用MATLAB绘画未校正系统的开环和闭环零极点图由稳态扌旨标的要求：e=lim——=lim=—=0.015$G($)KK55(0.15+1)所以K=100开环传递函数为：G(£)=/1°
2、°5(0.15+1)开环零极点图Pole-ZeroMaps-xvA」eu-6ELU-」10■-8・7・6・5・4・3・2・10RealAxis系统不存在开环零点，存在两个开环极点，分别为：0、-10o闭环传递函数为:GQ1+GG)1000.1?+5+1003020闭环零极点图POle-ZeroMaps-xv20■30■L640-X-L-5-4-3-2-10RealAxis系统不存在闭环零点，存在两个闭环极点.2）绘画根轨迹，分析未校正系统随着根轨迹增益变化的性能（稳定性、快速性）。o5-12TillIIII-
3、-I---IiII1111RootLocus25505••o-0s-xvA」euo)eE-2存在两个极点，根轨迹都在负半平面，开环系统是稳定的，由于根轨迹是直线，快速响应。3）编写M文件作出单位阶跃输入下的系统响应，分析系统单位阶跃响应的性能指标。单位阶跃响应上升时间«o.ls,最人超调量，调节时间ts=15,震荡次数11=9。4）绘出系统开环传递函数的bode图，利用频域分析方法分析系统的频域性能指标（相角裕度和幅值裕度，开环振幅）。开环传递函数的bode图系统的相位裕度和幅值裕度StepResponse①
4、pm一-dlu<0.20.40.60.81Time(sec)该系统有无穷大的增益裕度，相位裕度为17.9642,振0励1.6,闭环系统稳定,有比较理想的闭环响应校正结构图(1)画出串联校正结构图，分析并选择串联校正的类型(超前、滞后和滞后-超前校正)。由于校正前相位裕度为Xq)=17.5,其屮幅值裕度满足要求，而相位裕度都不满足要求，为不影响低频特性和改善动态响应性能，采用串联超前校正。其校正结构图如图所示：校正前穿越频率=31.6,相位裕度为/(0.)=17.5o(2)确定校正装置传递函数的参数；根据系统和
5、位裕度/>45。的要求，微分校正电路最人相角位移应为:九C45。—17.5%27.5。由于校正前COc=40,校正后COc>50,原系统相角位移更负些，故％ax应相应的加大，取久那=40°,则：(pnrdK=arcsin—~-=40°Yd+1即:sin40°=红二=0.64解得：yd=4.6Yd+1设系统校止后的穿越频率为校正装置两交接频率©和®的儿何中点，即0=7^7=®历9fmm因为在CO=COc时A(q)=1，如果认为一—AA1,——YY1,则得,100逅)匕^-r=1O」Q0.解得Q]=21.6,马=
6、99.36,coe=46.32。丄+1串联校正装置的传递函数为：叱.($)=—」一+199.36校止后系统的传递函数为:“($)=叱・(s)G(s)=5(10+1)(99.36+1)(4)画出校正后的系统的Bode图，并校验系统性能指标(要求利用MATLAB软件编程进行辅助设计)。校正前后的系统波特图mp)①pmc6e乏50O50■(6①P)①send5380J1(5)提出校正的实现方式及其参数。(要求实验实现校正前、后系统并得到的校正前后系统的阶跃响应)校正前后系统的阶跃响应.8StepResponse0.
7、10.20.30.40.50.60.70.80.9Time(sec)46.1218O.604O2O①pn竺duj<校正装置采用串联超前校正，用微分电路实现校正，其校正电路如图所示:CIIR,亠一+1由于叱.($)=—,7d=4.6,设R1=2000,-^―+199.36由y得R2=7200由R2C=—-—,得：C=6.4uF;—21.6(6)课程设计总结：通过本次课程设计，让我获得了很多，也学到了很多，对自动控制原理这门课程有了更加深刻的理解，能够更加熟练地用时域分析，根轨迹法和频域分析法分析系统的性能，判断
8、系统是否稳定，并能够」E确的校正系统的性能。为以后学习打下了坚实的基础。开环零极点M文件：num=[100];den=[0・1,1,0];sys=tf(num,den);pzmap(sys);闭环零极点M文件：num=[100];den=[0.11100];[z,pzk]f2zp(num,den);pzmap(num,den);根轨迹M文件：nl=[l];dl=[0.110];sys=tf(nl,d
