转子绕线机控制系统的滞后校正设计

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1、学号：课程设计题目转子绕线机控制系统的滞后校正设计学院专业班级姓名指导教师年月日武汉理工大学《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:转子绕线机控制系统的滞后校正设计初始条件：已知转子绕线机控制系统的开环传递函数为:要求系统的静态速度误差系数，相位裕度。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、试用MATLAB作出满足初始条件的最小K值系统的伯德图，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、用MATLAB画出未校正和已校正系统

2、的根轨迹。4、用MATLAB对校正前后的系统进行仿真分析，画出阶跃响应曲线，计算其时域性能指标。5、课程设计说明书中要求写清楚计算分析的过程，列出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）审题、查阅相关资料2分析、计算3编写程序2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：年月日武汉理工大学《自动控制原理》课程设计说明书目录摘要I1.设计目的要求及原理11.1设计目的11.2设计要求11.3设计原理12.分析与计算12.1最小K值的系统频域分析12.2滞后校正函数计算23.MATLAB画校正前

3、后的根轨迹53.1校正前的根轨迹53.2校正后的根轨迹64.用MATLAB对校正前后的系统进行仿真分析84.1校正前系统84.2校正后系统95.心得体会10参考文献11武汉理工大学《自动控制原理》课程设计说明书转子绕线机控制系统的滞后校正设计摘要随着社会生产力的的显著提高，自动控制技术在工业，农业，教育，航天，生物，学，环境等方面发挥着重要作用。自动控制系统有三种基本控制方式：反馈控制方式，开环控制方式，复合控制方式，最基本应用最广泛的的是反馈控制方式。在控制系统的分析和设计中，首先要建立系统的数学模型。控制系统的数学模型是描述系统内部物理量（或变量）之间关系的数

4、学表达式。在自动控制理论中，数学模型有多种形式。时域中常用的数学模型有微分方程、差分方程和状态方程；复数域中有传递函数、结构图；频域中有频率特性等。由于计算机技术的发展，MATLAB在控制器设计，仿真和分析方面得到广泛应用。其中MATLAB工具箱中包含的控制系统工具箱主要处理以传递函数为主要特征的经典控制和以状态空间为主要特征的现代控制中的主要问题。本次课设采用单位负反馈的某激光控制系统，建立系统的传递函数，通过相关条件计算参数，并针对装置进行串联滞后校正，使系统满足稳定性，快速性，准确性的要求。关键词：传递函数稳定性滞后校正相角裕度MATLABI武汉理工大学《自

5、动控制原理》课程设计说明书1.设计目的、要求及原理1.1设计目的通过增加一个滞后校正装置，确定其最适合参数来改变系统性能。1.2设计要求要求系统的静态速度误差系数，相位裕度。1.3设计原理串联滞后校正的作用是利用滞后校正的高频幅值衰减特性，使校正后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，可以提高低频段的增益，减小稳态误差。通过分析系统逐步确定其矫正系统参数，具体步骤如下：1.根据稳态误差要求求出K值；2.画出未校正系统的波特图，并求；3.波特图上绘制出曲线；4.根据稳态误差要求，求出校正系统的截止频率；5.根据公式和，可求出b和T；6.验证已校正系

6、统的相位裕度和幅值裕度。2.分析与计算2.1最小K值的系统频域分析已知转子绕线机控制系统的开环传递函数是：（静态误差系数）所以最小的K值为：K=600故：①　求相位裕度：因为10武汉理工大学《自动控制原理》课程设计说明书在穿越频率处=1,解得=6.31rad/s穿越频率处的相角为：相角裕度为：deg①　求幅值裕度：因为所以，幅值裕度为：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=600d=[1,15,50,0]g1=tf(n,d)[mag,phase,w]=bode(g1)margin(g1)图2-1校正前系统的BODE图M

7、ATLAB仿真结果为：Gm=1.94dB；Pm=6.18deg（与理论计算结果相同）10武汉理工大学《自动控制原理》课程设计说明书2.2滞后校正函数计算由于按设计要求幅值裕度。根据要求令相角裕度γ=60并附加6，即取γ=66。设滞后校正器的传递函数为：校正前的开环传递函数为：故用MATLAB编写的求滞后校正的程序代码如下：k0=600;n1=1;d1=conv(conv([10],[15]),[110]);Go=tf(k0*n1,d1);[mag,phase,w]=bode(Go);Mag=20*log10(mag);Pm=60;Pm1=Pm+6;Qm=Pm1*p

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