哈工大自动控制原理大作业.docx

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1、HarbinInstituteofTechnology课程设计说明书（论文）课程名称：自控控制原理大作业设计题目：控制系统的矫正院系：自动化测试与控制系班级：设计者：学号：指导教师：强盛设计时间：2016.12.21哈尔滨工业大学题目88.在德国柏林，磁悬浮列车已经开始试验运行，长度为1600m的M-Bahn号实验线路系统代表了目前磁悬浮列车的发展水平。自动化的磁悬浮列车可以在较短的时间内正常运行，而且具有较高的能量利用率。车体悬浮控制系统的框图模型如图8所示，试设计一个合适的校正网络，使系统的相位裕度满足45°≤γ≤55°，并估算校正后系统的阶跃响应。Gc(s)1s2(

2、s+10)图8题8中磁悬浮列车悬浮控制系统一、人工设计利用半对数坐标纸手工绘制系统校正前后及校正装置的Bode图，并确定出校正装置的传递函数。验算校正后系统是否满足性能指标要求。1)未校正系统的开环频率特性函数应为：G0jω=1s2(s+10)1)未校正系统的幅频特性曲线图如下：由图中可以得出:ωc=K=0.316rad/s对应的相位裕度为:γωc=180°-180°-arctanωc10=-1.81°2)超前校正提供∅m=50°3)a-1a+1=sin50°解得a=7.54)-10lga=-8.75dB,得到ωm=0.523rad/s5)1T=aωm=1.43rad/s

3、1aT=0.19rad/s1)GCs=1+5.3s1+0.7s一、计算机辅助设计利用MATLAB语言对系统进行辅助设计、仿真和调试g=tf(1,[11000]);gc=tf([5.31],[0.71]);ge=tf([5.31],conv([0.71],[11000]));bode(g,gc,ge);gridlegend('uncompensated','compensator','compensated')[kg,r,wg,wc]=margin(ge)系统校正前后及校正装置的Bode图:性能指标：kg=18.3027r=47.0334wg=3.4822wc=0.5273

4、满足题目要求。Simulink仿真：plot(ScopeData(:,1),ScopeData(:,2))title('StepResponse');xlabel('t/s')ylabel('y')由图可以得出：tp=5.49sts=13.1sσp=30.7%一、矫正装置电路图二、设计结论根据题目要求，设计了GCs=1+5.3s1+0.7s对原系统进行矫正，矫正后的相位裕度为47°满足了45°≤γ≤55°的要求。校正后由系统阶跃响应求出tp=5.49sts=13.1sσp=30.7%。三、设计后心得体会通过本次大作业，学会了在自动控制中应用MATLAB/SIMULINK辅

5、助设计，并且将课程中学到的知识在具体场景中的应用，更加深化对系统矫正知识的理解。同时通过书本和互联网解决了设计中遇到的各种问题，但在最后的电路图设计中，由于之前未考虑到元件的选取，导致选型困难，在今后的设计中会进一步吸取经验，继续学习进步。