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1、课程设计用纸课程设计任务书课程设计题目控制系统仿真设计功能技术指标使得电动车控制系统的系统在校正后阶跃响应的超调量小于5%，调节时间小于4s。工作量二周工作计划第一周学习如何使用MATLAB软件与控制系统的仿真等，第二周选择课题然后进行分组查询资料，最后借助软件对实验题目进行编程矫正和分析，使实验达到题目要求的最优化效果。指导教师评语课程设计用纸目录第1章设计题目及要求11.1设计题目11.2要求1第2章校正前系统性能22.1时域性能22.2频域性能5第3章校正环节设计63.1校正方法选择63.2
2、控制参数整定6第4章校正后系统性能74.1时域性能74.2频域性能9结论10心得体会11课程设计用纸课程设计用纸第1章设计题目及要求1.1设计题目：若系统的数学模型及控制环节的传递函数为G(s)=40／（s（s+3）（s+6）），设计校正装置。电动车控制系统：某电动车控制系统如图：1.2要求：系统在阶跃响应的超调量小于5%，调节时间小于4s。11课程设计用纸第2章校正前系统性能2.1时域性能(1)、绘制未加入校正装置的系统开环阶跃响应曲线，根据系统的开环传递函数，程序如下：function[Tp,
3、Mp,Tr,Ts]=stepa(G)[Y,t]=step(G);cs=length(t);yss=Y(cs);[ctp,tp]=max(Y);Tp=t(tp);Mp=100*(ctp-yss)/yssk=cs+1;n=0;whilen==0k=k-1;ifY(k)<0.98*yssn=1;endendt1=t(k);k=cs+1;n=0;whilen==0k=k-1;ifY(k)>1.02*yssn=1;endendt2=t(k);11课程设计用纸ift1>t2Ts=t1;elseTs=t2;En
4、dclearall;clearall;num=2.2;den=conv([1,0],conv([0.3,1],[0.17,1]));sys1=tf(num,den);sys2=feedback(sys1,1);figure(1);margin(sys1)figure(2);step(sys2)[Tp,Mp,Tr,Ts]=stepa(sys2)Mp=25.8043Tp=1.5355Mp=25.8043Tr=1.063111课程设计用纸Ts=4.6066系统的阶跃响应曲线图2-111课程设计用纸2.2
5、频域性能由2.1节的程序可以得到系统的频域曲线图(2-2)如下所示控制系统的频域响应曲线图2-2MATLAB运行结果开环传递函数为：G(s)=2.2／（s（0.3s+1）（0.17s+1））Mp=25.8043Tp=1.5355Mp=25.8043Tr=1.0631Ts=4.6066系统是稳定的，但是响应时间和超调量都较之题目要求大11课程设计用纸第3章校正环节设计3.1校正方法选择由于题目要求系统阶跃响应的超调量小于5%，超调时间小于4s，系统虽然稳定，但是响应时间较快和超调量较大，由于放大系数
6、K对超调量有影响，为此需要改变放大系数K的值来满足题目要求的预期值，根据系统的时域性能和频域性能可知适合采用比例-微分控制器（PD控制器）从比例环节和微分环节进行校正，从物理的角度来分析，他可以降低系统的最大超调量，改变动态性能，从频率特性的角度来说，它可以增加系统的相角裕量，是系统的震荡减弱。校正环节的两个转折频率设置在远离校正后系统剪切频率的低频段，利用之后网路的高频幅值衰减特性，使校正后系统中频段的幅频将衰减
7、20lgb
8、dB，而其相频可认为不衰减，因此校正后系统的剪切频率将减小，在新的剪切
9、频率出获得较大的相角裕量，增加了稳定性和高频抗干扰的能力。3.2控制参数整定由3.1节的分析可得要调节到预期要求，可通过调节比例系数K和微分系数yss来改变系统的性能，利用MATLAB软件对选择合理参数进行逐次修改程序观察校验数据和结果，最终选择了比例系数K=3和微分控制系数为1.02，这样满足了系统的目标要求参数的选定。11课程设计用纸第4章校正后系统性能4.1时域性能通过校正方法的选择和控制参数的整定，校正后的程序如下所示：clearall;num=3;den=conv([1,0],[0.17
10、,1]);sys1=tf(num,den);sys2=feedback(sys1,1);figure(1);margin(sys1)figure(2);step(sys2)[Tp,Mp,Tr,Ts]=stepa(sys2)利用MATLAB校正后的运行结果为：Mp=4.7875Tp=1.0513Mp=4.7875Tr=0.788511课程设计用纸Ts=1.4455满足了Mp=4.7875<5%，Ts=1.4455<4s，其阶跃响应曲线和频域响应曲线为下图所示。校正后系统的阶跃响应曲线
