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2016、06、29
目录
1、设计任务....................................2
2、设计要求....................................2
3、设计方案....................................2
3.1超前校正的设计过程............................2
3.2用MATLAB求出校正前系统的幅值.....................4
3.3绘制系统的根轨迹..............................5
3.4超前校正的设计过程.............................6
3.4.1确定校正的参数..............................6
3.4.3系统校正后和校正装置的Bode图.....................9
3.5系统校正前、后开环的Nyquist图......................11
3.5.1系统校正前开环Nyquist图.........................11
4、设计总结
4.1校正器对系统的影响................................13
4.2设计心得与体会...................................13
五、参考文献....................................14
一、设计任务:
题目:
设单位负反馈随动系统固有部分的传递函数为
Gk(s)=4K/s(s+2)
二、设计要求
1、画出未校正系统的Bode图,分析系统是否稳定。
2、画出未校正系统的根轨迹图,分析闭环系统是否稳定。
3、设计系统的串联校正装置,使系统达到下列指标:
(1)静态速度误差系数Kv=20s-1;
(2)相位裕量γ≥50°
(3)幅值裕量Kg≥10dB。
4、给出校正装置的传递函数。
5、分别画出校正前,校正后和校正装置的幅频特性图。
计算校正后系统的穿越频率ωc、相位裕量γ、相角穿越频率ωg和幅值裕量Kg。
6、分别画出系统校正前、后的开环系统的奈奎斯特图,并进行分析。
7、应用所学的知识分析校正器对系统性能的影响(自由发挥)。
三、设计方案
3.1超前校正的设计过程
校正前系统参数根据初始条件,调整系统开环传函:
G(s)=2k/s(0.5s+1)
当系统静态误差系数Kv=20s-1时,Kv=2k,K=10s-1
满足初始条件的最小K值时系统开环传函:
G(s)=20/s(0.5s+1)
用MATLAB绘制校正前系统的Bode图程序:
den=[10];
num=[0.510];
G=tf(den,num);
bode(G);
grid
title('
系统10/s(0.5s+1)Bode图'
)
得到bode图如图所示:
3.2用MATLAB求出校正前系统的幅值裕度和相角裕度
MATLAB求幅值裕度和相角裕度的程序如下:
margin(G)
[kg,r,wr,wc]=margin(G)
系统10/s(0.5s+1)幅值相角裕度图'
)
grid运行结果为:
Kg=Inf,r=17.9642,Wr=Inf,Wc=6.1685
幅值裕度h=20logInf=Inf,相角裕度y=17.9642
3.3绘制系统的根轨迹
绘制系统的根轨迹程序如下所示:
rlocus(G)
系统校正前的根轨迹图
3.4.2超前校正后的验证
1.用MATLAB求校正后系统的幅值裕度和相角裕度程序:
den=[510];
num=conv([0.291],[0.510]);
margin(G);
[kg,r,wr,wc]=margin(G);
由图可知Wc=5.38rad/s,幅值裕度Kg=Inf,相角裕度y=32.6dB
3.4.3系统校正后和校正装置的Bode图
系统校正后Bode图MATLAB程序:
den=[510];
系统校正后bode图'
);
校正装置Bode图MATLAB程序:
den=[0.501];
num=[0.291];
校正装置bode图'
3.5系统校正前、后的开环的Nyquist图
3.5.1系统校正前开环Niqust图
MATLAB程序:
nyquist(G)
系统校正前nyqust图'
3.5.2系统校正后nyquist图
nyquist(G);
系统校正后nyquist图'
四、设计总结
4.1校正器对系统性能的影响
系统加上校正器之后,很明显的一点就是整个系统变得更稳定了,幅值裕度增加了,相角裕度增加了,系统对外界的抗干扰能力变强了。
4.设计心得体会
这门课程是大二时候学的,到现在已经有一年了,很多知识都忘得差不多了,但是要做这门课的课程设计我只能踏踏实实的将课本翻翻,把以前的只是都捡起来,看了两天的书之后我就开始做了,其实途中有很多问题,自己很难解决然后去问同学,有同学不懂得我就到网上查查有关资料,经过这么一来二去终于把这个课程设计做出来了,做完时我非常激动,虽然其中还有很多不足,但是我相信我尽力了,所以我还是挺高兴的,这将为我以后的毕业设计打下较好基础。
五、参考文献
[1]胡寿松自动控制原理科学出版社
[2]赵广元MATALB与控制系统仿真实践北京航空航天大学出版社
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- 自动控制 原理 课程设计
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