自来水厂水流量控制系统Word文档格式.doc
- 文档编号:15351000
- 上传时间:2022-10-29
- 格式:DOC
- 页数:12
- 大小:314.91KB
自来水厂水流量控制系统Word文档格式.doc
《自来水厂水流量控制系统Word文档格式.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《自来水厂水流量控制系统Word文档格式.doc(12页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
机电工程学院
2012年12月
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。
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
,设计校正装置的传递函数,是校正后系统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;
(2)阶跃响应超调量,调整时间。
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1000可以确定增益K
(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,验证所添加的校正装置是否满足指标。
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:
,没有开环零点,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:
渐近线的倾角为:
4)实轴上的根轨迹段位于上;
5)根据分离点和会和点的公式:
解得:
6)分离角为:
7)根轨迹与虚轴的交点:
所以可得:
与虚轴交点为
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,则可取那么满足系统稳态性能指标要求=1000,则校正环节要求的放大系数为:
=
则此时开环传递函数为:
由可得取可由公式:
得出
则由公式可得出
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
校正装置产生的超前相角:
由题目要求得系统在希望主导极点上的相角为:
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的相角,而
又由公式:
则可得:
令
可得
故校正装置的传递函数为:
由前面算得,为补偿超前校正装置的幅度衰减,再传入一个放大倍数为的补偿放大器。
校正后系统的开环传递函数为
手工画出校正后的根轨迹图如图所示:
校正后的单位阶跃响应曲线如下图:
由系统阶跃响应曲线图可以得到系统的稳态性能指标为:
超调量:
M
调整时间:
t
而且系统的稳态误差为:
计算可得校正装置基本满足题目要求
在Simulink下的系统设计和校正:
七.设计感想
通过对本次自动控制理论实践课程的设计,使我巩固了原有的理论知识,培养了我应用所学知识和技能来分析、解决实际问题的能力。
使理论与实际相结合,更加深了我对自动控制这门课程的理解和掌握,尤其是对根轨迹和分析系统性能这一块有了更深入的学习,在设计过程中激发了创新意识和创造能力,同时增强了MATLAB的认识与软件的操作技巧。
今后我会更加努力的学习有关自控这方面知识,不断扩充自己的专业知识。
八.参考资料
1.《自动控制理论》电子工业出版社谢克明刘文定等编著
2.《MATLAB自动控制系统设计》机械工业出版社张德丰等编著
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 自来水厂 水流 控制系统