自来水厂水流量控制系统.pdf

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1、精品文档自动控制原理课程设计题目自来水厂水流量控制系统校正装置设计专业姓名班级指导教师郑州航空工业管理学院机电工程学院2012年12月可编辑精品文档一、设计目的通过课程设计，在掌握自动控制理论基本原理、一般电学系统自动控制方法的基础上，用MATLAB实现系统的仿真与调试。二、设计要求收集和查阅有关技术资料，独立完成所承担的设计课题的全部内容，初步掌握设计原则、设计方法、设计步骤和设计规范的应用；对工程设计方案进行选择和分析；绘制设计图；撰写说明书。具体要求如下：1、根据所学控制理论知识（频率法、根轨迹法等）进行人工设计校正装置，初步设计出校正装置传递

2、函数形式及参数；2、使用MATLAB和Simulink，对加入的校正装置的系统进行动态仿真，并在计算机上对人工设计系统进行仿真调试，使其满足技术要求；3、确定校正装置的电路形式及电路参数；4、完成设计报告。可编辑精品文档一、设计任务书（题目）自来水厂水流量控制系统校正装置设计某自来水厂水流量控制系统的控制对象的开环传递函数为Gs1，设计校正装置的传递函数，是校正后系统0s0.9s10.007s1满足如下动态及静态性能指标：（1）系统的稳态速度误差系数K1000s-1；（2）阶跃响应超调量M0300，调整时间t0.25s。vp0

3、0s二、设计任务分析(1)首先通过人工计算数据，画出矫正前的Bode图(2)由系统的稳态速度误差系数K1000s1可以确定增益Kv(3)根据题目中的要求对系统的传递函数进行校正，画出Simulink仿真框图，校正后的Bode图三.设计过程1、利用根轨迹法进行人工设计校正装置，初步设计出校正装置传递函数的形式及参数；2、根据所给的要求验证原系统是否符合要求，再按照校正装置的知识对系统进行校正；3、在MATLAB下，用simulink进行动态仿真，在计算机上对人工设计系统进行仿真调试，使其满足技术要求；4、确定校正装置的电路形式及电路参数并进行验证，

4、验证所添加的校正装置是否满足指标。可编辑精品文档1.手工绘制开环传递函数画根轨迹图：1）系统有三个开环极点：-1-1，没有开环零p0,p,p120.930.007点，所以根轨迹有三条，分别起始于开环极点，终止于无穷远处；2）根轨迹对称于实轴且连续变化；3）渐近线有3条，渐近线与实轴的交点为：ppp12347.98a3渐近线的倾角为：(2k1),k03a3,k1114）实轴上的根轨迹段位于0,和,上；0.90.0075）根据分离点和会和点的公式：N'(s)M(s)N(

5、s)M'(s)0解得：s0.5546）分离角为：2可编辑精品文档7）根轨迹与虚轴的交点：D(s)0.0063s30.907s2s10D(j)0.0063j30.9072j10所以可得：与虚轴交点为11.68所以原系统的根轨迹如下图所示：四.1.数据计算题目中要求系统的稳态速度误差K1000S1,则可取那么满足系统稳态性能指标V要求可编辑精品文档=1000，则校正环节要求的放大系数为：可编辑精品文档=可编辑精品文档则此时开环传递函数为：可编辑精品文档由M30%,T0.25可得取M30%,T0.2

6、5S可由公式:PSPS4Me/12,tPswn得出0.33,W45.769rad/snswjw1nn12则由公式swjw可得出s16j45.76912nn12s16j45.7692由此可以看出元系统根轨迹需要加以修正，可在前串入超前校正装置，校正装置的确定，应使串入超前校正装置后的主极点通过希望的主导极点，也就是必须满足GGGG(2k1)C(s)0(s)C(s)C(S)dddd校正装置产生的超前相角：G(2k1)GcC(S)0(S)dd由题目要求得系统在希望

7、主导极点上的相角为：1000G

8、237.127o0(sd)S(0.9S1)(0.007S1)SSd因此为使根轨迹通过希望的闭环极点，超前校正装置应在改点上产生可编辑精品文档45.76957.1270的相角，而arctan70.73oc16又由公式：sinzwcnsin()sin()pwcznsin()c则可得：zsin()ccpsin()sin()ccd令0d1可得()2c1()26.0702cz20.25cp

9、103.57cS20.25故校正装置的传递函数为：GS103.5720.25(0.0493S1)C