自动控制理论课程设计Word下载.docx

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姓名：

段红红

题目：

根轨迹法校正

指导老师：

霍爱清

2011年12月

《自动控制原理》

课程设计任务书

题目

根轨迹法校正

学生

姓名

学号

专业

班级

自0905

设

计

内

容

与

要

求

包括：

原始数据，技术参数，设计要求，说明书、图纸、实物样品的要求等

设计内容：

（根轨迹法校正的设计题目）

⒍已知随动系统固有部分传递函数为

Kobj

Wobj（s）=

s（Tms+1）（Tls+1）

式中:

Kobj=500,Tm=0.9s,Tl=0.007s

要求设计一调节器，使系统满足下述性能指标。

（1）加速度品质因数Ka≥2501／s²

（2）系统阶跃响应的超调量σ%≤30%;

调节时间:

ts≤0.2s

设计要求：

（1）编程绘制原系统阶跃响应曲线，并计算出原系统的动态性能指标；

（2）利用SISOTOOL设计校正方案（得到相应的参数控制器）；

（3）绘制校正后系统阶跃响应曲线，并计算出校正后系统的动态性能指标；

（4）整理设计结果，提交设计报告。

起止时间

2011年12月19日至2011年12月25日

指导教师签名

年月日

系（教研室）主任签名

学生签名

2011年12月29日

报告目录

1.1任务书·

·

（2）

2.1课程设计的题目·

（4）

2.2设计思想及内容·

2.3编制的程序·

（5）

2.4设计运行结论·

（11）

2.5设计总结·

2.6参考文献·

自动控制原理课程设

2.1课程设计的题目

⒍已知随动系统固有部分传递函数为

Kobj

（1）加速度品质因数Ka≥2501／s²

（2）系统阶跃响应的超调量σ%≤30%;

ts≤0.2s

2.2设计思想及内容

1、设计思想

当系统的性能指标给定为时域指标（如超调量、阻尼系数、自然频率等）时，用根轨迹法对系统进行校正比较方便。

这是因为系统的动态性能取决于它的闭环零、极点在S平面上的分布。

根轨迹法校正的特点是：

如何选择控制器的零、极点，去促使系统的根轨迹朝有利于提高系统性能的方向变化，从而满足设计要求。

2、设计内容

设校正装置的放大系数为Kc，根据题目要求得：

Kobj*Kc≥Ka

所以,Kc≥5.002

2.3编制的程序

（1）程序

k=500；

n1=1；

%分子系数

d1=conv（conv（[10],[0.91]）,[0.0071]）;

%分母系数

s1=tf（k*n1,d1）;

%Wobj（s）的传递函数

sisotool（s1）%利用SISOTOOL得到控制器参数

（2）程序运行的结果

程序运行后，可得到如下图所示的未校正的系统根轨迹及其性能指标。

未校正系统根轨迹

添加设计条件后未校正的系统根轨迹

未校正系统响应及动态性能指标

分别添加两个零点、极点，校正后，得到如下图所示的系统的根轨迹

校正后系统的响应曲线

由上图可知，校正后系统的超调量σ%=26.5%≤30%,调节时间ts=0.0738s≤0.2s,Kc=6,均以达到系统所要求的性能指标。

2.4设计运行结论

校正装置的传递函数为

由系统校正后的响应曲线知，校正后系统在校正装置的系数、超调量和调节时间方面满足设计要求。

2.5设计总结

通过这次课程设计，了解了MATLAB的运行环境及其在控制系统中的简单应用，学习了一些关于用MATLAB软件来研究控制系统的性能指标和MATLAB软件的基本功能。

在以后的学习中，我应当注意提高自己的动手能力、学习新知识的能力及解决实际问题的能力。

2.6参考文献

（1）《自动控制理论》课程设计指导书薛朝姝霍爱清著西安西安石油大学电子工程学院2007年9月

（2）《自动控制原理》第五版胡寿松主编

北京科学出版社

（3）《MATLAB程序设计与工程应用》张德丰编著

北京清华大学出版社