频域法的课程设计

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1、目录1任务书．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．22设计思想及内容．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．33系统稳态性能指标计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．34编制的程序．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．34.1运用MATLAB编．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．3

2、4.2MATLAB的完整编程:．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．84.3在SIMULINK中绘制状图．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．95结论．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．116设计总结．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．11参考文献．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．

3、．1110《自动控制理论Ⅱ》课程设计任务书题目频域法校正第九题学生姓名赵维学号6专业班级自动化1104设计内容与要求一．设计内容：某单位负反馈系统，前向通道的传递函数为G0（s）=k0/s(0.5s+1)(0.166s+1),式中：K0=2rad/s;系统额定转速为35r/min;输出角度误差ess（∞）=30.。(1)试用Bode图设计方法对系统进行串联滞后校正设计，使之满足校正后的相角裕度γ>=450。(2)对校正装置进行设计。二设计要求：（1）编程绘制原系统的Bode图，并计算出原系统的幅值裕量及相角裕量；（2）选择校正方式，进行校正装置的设计，得出相应的

4、校正装置的参数；（3）编程绘制校正后系统的Bode图，并计算出校正后系统的幅值裕量及相角裕量；（4）整理设计结果，提交设计报告起止时间20年月日至20年月日指导教师签名年月日系（教研室）主任签名年月日学生签名20年月日102设计内容及思想：1）设计内容：某单位负反馈系统，前向通道的传递函数为G0（s）=k0/s(0.5s+1)(0.166s+1),式中：K0=2rad/s;系统额定转速为35r/min;输出角度误差ess（∞）=30。(1)试用Bode图设计方法对系统进行串联滞后校正设计，使之满足校正后的相角裕度γ>=450。(2)对校正装置进行设计2）设计思想

5、：绘出伯德图，利用matlab软件对系统进行串联超前校正，分析系统未校正前的参数，再按题目要求对系统进行校正，计算出相关参数，看是否满足题目要求。判断系统校正前后的差异。3系统稳态性能指标计算：本体给定系统为Ⅰ型，系统在匀速信号作用下稳态误差为常数，那么，满足系统稳态性能指标要求的系统开环放大系数为R（t）=35r/min=0.583r/s=3.66rad/sess=30=0.052radKv=R/ess=3.66/0.052=70.38rad/s根据自动控制理论与意义，则校正环节要求的放大系数为Kc=K/K0=Kv/K0=70.38/2=35.19则满足稳态性

6、能指标要求的系统开环传递函数为G0（s）=70.38/s(0.5s+1)(0.166s+1)4编制的程序：4.1运用MATLAB编程1）校正前程序：cleark=70.38;%系统的开环增益n1=1;d1=conv(conv([10],[0.51]),[0.1661]);s1=tf(k*n1,d1);%求系统的开环传函figure(1);margin(s1);holdon%画出原系统的幅值相角频域Bode图10figure(2);sys=feedback(s1,1);step(sys);%画出原系统开环传函的单位阶跃响应程序运行后，可得到如图4-1所示未校正的系

7、统的波特图，还有如图4-2未校正的系统的单位阶跃响应曲线。由图4-1可知系统的频域性能指标。图4-1未校正系统的波特图图4-2未校正的系统的单位阶跃响应图幅值稳定裕度：h=-18.9dB–π穿越频率：ωg=3.47rad/s相角稳定裕度：γ=-42.8°剪切频率=8.8rad/s102）求超前校正装置的传函：由计算的数据—相角稳定裕度与幅值稳定裕量均为负值，这样的系统是根本不能工作的。而且系统的校正前γ=-42.8°<450,所以必须对系统进行串联滞后校正。设超前校正装置的传函：,传递函数程序：设超前校正装置的传递函数:Gs(s)=1+bTs1+Ts已知γ=45

8、0已知，可以根据γ来计算