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1、审定成绩:自动控制原理课程设计报告题目:单位负反馈系统设计校正学生姓名班级09—1BF院另IJ专业电子科学与扌支术学号指导老师一、设计目的2二、设计任务与要求22.1设计任务22.2设计要求2三、设计方法步骤及设计校正构图23.1校正前系统分析33.2校正方法及校正构图53.3校正后验证错误！未定义书签。四、课程设计小结与体会9一、设计目的1）掌握控制系统的设计与校止方法、步骤。2）常握利用MATLAB对控制理论内容进行分析和研究的技能。3）提高分析问题解决问题的能力。二、设计任务与要求2.1设计题目：设单位
2、负反馈系统的开环传递函数为G（沪且5（0.15+1）（0.25+1）用相应的频率域校正方法对系统进行校止设计，使系统满足如下动态和静态性能：（1）相角裕度^^450；⑵在单位斜坡输入下的稳态误差^<005:⑶系统的剪切频率叫Sad"。2.2设计要求：1）分析设计要求,说明校正的设计思路（超前校正，滞后校正或滞后一超前校正）:2）Bode图，校正后系统的Bode图）;3）用MATLAB编程代码及运行结果（包括图形、运算结果）；4）校正前后系统的单位阶跃响应图。三、设计方法步骤及设计校正构图3.1校正前系统分析校
3、止前系统的开坏传递*1数为:G($)二K。5(0.154-1)(0.2^+!)设计校正要求：z-45°,J<°・°56Z?c<3rad/5取K=21所以，开环传递函数变为:由“押K>2。G(s)=21/(5(0.15+1)(0.25+1))校正前结构图图1校正前系统的结构框图在MATLAB中编写如卜程序：G=tf([21],[0.020.310]);figure(1);margin(G);gridonholdonfigure(2);sys=fecdback(G,1);stcp(sys)gridon❖阶跃响应曲
4、线为:Rgi>e2UE(MViewinertToolsDesktopvwxtowHelp■□i图2校正前系统的单位阶跃响应图由上图可以看出，系统在阶跃输入下不能保持稳定，开始时振荡比较小，超调量也比较小，但振荡逐渐增人，最终也不能保值稳定。❖校正前bode图FigurelsoBodeC^grsOn•・292dB(at707r«V$ec).Pm■-874deg(at832rad/soc)MtVbewhsertToofcDesMopWMowHelp02呂k題®◎◎老□困"口5084—・•(ep)©3W&X3580
5、■■System0Frequency(rad^ec)243Ptwse(Oeg>-130Frequency(rad/sec)图3校正前系统的bode图由上图可知，相角欲度2-&74°,截止频率wc=S32rad/s,幅值欲度为无穷大。显然，此时系统的相角裕度不符合要求，故该系统需要校正。由于校正前系统已有一定的相角欲度，因此可以考虑引入串联滞后校正装置以满足相角欲度的要求。3.2、系统校正过程(1)根据相角裕量-45()的要求，再考虑到串接滞后校正装置的相角滞后,从未校正系统的频率特性曲线图2上，找出对应相角一
6、180。+(45°+5°)=-130°处的频率wc?^2.43rad/s,wc?将作为校正后系统的增益交界频率。(2)确定滞后装置的传递函数Gc=(l+aTs)/(l+Ts)①①根据滞后校正装置的最大幅值和原系统在WC，上的幅值相等条件，求出a值。在WC二WC，处，从未校正的对数幅频特性曲线上求得：201g
7、G0(jwc')
8、=17dB再由201gl/a=17.5dB计算出a=0.133②由1/aT二1/10•wc'所以当wc'^0.83rad/sa=0.107时，可求得T=183s③将所求的a值和T值代入①
9、式得校正装置的传递函数为：Gc(s)=(l+24s)/(l+183s)利用Matlab働出校正装置的Bode图如图四源代码:G0=tf([241],[1831]);BodeDiagramGm=Inf,Pm=-180deg(at0rad/sec)margin(GO);10*410心10'2Frequency(rad/sec)68P)o)s£dnyure1UEditViewInsertToolsDesktopWindowHelpqs除®®礬®I狠口目I■口；校正装置的Bode图0图四校正装置bode图已校正后系统
10、的开环传递函数为：G(s)=Go(s)•Gc(s)二21(l+24s)/[s(0・ls+1)(0.2s+l)(l+183s)]利用Matalab画出校正后系统的伯德图源代码：nl=21;dl二[0.020.310]sl=tf(nl,dl);s2=tf([241],[1831]);s二sl*s2;[Gm,Pm,Wcm,Wcp]=margin(s)margin(s)1501001010101010°10
