三阶随动系统串联校正的频率.doc
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三阶随动系统串联校正的频率.doc
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重庆邮电大学移通学院本科毕业设计(论文)
编号:
____________
审定成绩:
____________
毕业设计(论文)
设计(论文)题目:
_三阶随动系统串联校正的频率
__特性法设计及仿真研究_______
单位(系别):
______自动化系______
学生姓名:
___陈海龙_________
专业:
__电气工程及其自动化__
班级:
___05111106________
学号:
___0511110629______
指导教师:
_______汪纪锋_________
答辩组负责人:
______________________
填表时间:
2015年6月
重庆邮电大学移通学院教务处制
重庆邮电大学移通学院毕业设计(论文)任务书
设计(论文)题目三阶随动系统串联校正的频率特性法设计及仿真研究
学生姓名陈海龙系别自动化系专业电气工程及其自动化班级05111106
指导教师汪纪峰职称教授联系电话42871150
教师单位自动化系下任务日期__2014__年_12_月_20_日
主
要
研
究
内
容
、
方
法
和
要
求
研究典型的Ⅰ型3阶线性系统性能及综合设计,以达到使该系统满足工程实际性能指标的要求。
基本要求:
1.运用经典控制理论中的频率特性法,分析给定的典型的Ⅰ型3阶线性系统基本特性;
2.运用串联校正方法,提出改善系统性能特性满足性能指标要求的设计方案;
3.应用MATLAB/SIMULINK(或物理模拟)对设计系统进行仿真验证。
进
度
计
划
第4周~第6周:
完成系统建模,性能分析;
第7周~第10周:
按性能指标提出校正设计方案;
第11周~第14周:
完成原系统及校正后系统仿真研究,并作比较研究;
第15周~第17周:
撰写论文、修改论文,完成答辩。
主
要
参
考
文
献
1.汪纪峰、党晓圆,《现代控制理论》,人民邮电出版社,2013.11;
2.郑大钟,《线性系统理论》(第2版),清华大学出版社,2008.04;
3.Chi-TsongChen,《LinearSystemTheoryandDesign》,HOLT.RINEHARTANDWINSTON,2001.03;
4.刘向群,《自动控制元件》,北京航空航天大学出版社,2001.08;
5.熊晓君《自动控制原理实验教程》(硬件模拟与MATLAB仿真),机械工业出版社,2009.01;
6.相关学术期刊等。
指导教师签字:
汪纪峰年月日
教研室主任签字:
年月日
备注:
此任务书由指导教师填写,并于毕业设计(论文)开始前下达给学生独立撰写,并于毕业设计(论文)开始后一周内完成。
重庆邮电大学移通学院
毕业设计任务书(简明)技术资料
一、设计题目:
题目16 三阶随动系统串联校正的频率特性法设计及仿真研究
二、系统说明:
设三阶系统开环结构如下
三、系统参量:
校正前:
系统输入信号:
r(t);系统输出信号:
y(t);
校正后:
系统输入信号:
u(t);系统输出信号:
y(t);
四、设计指标:
1.设定:
在输入为r(t)=u(t)=a+bt,(其中:
a=4,b=1sec.)
2.在保证静态速度误差系数=301sec.的前提下,其动态期望指标:
;。
五、设计要求:
基于频率特性法,试设计一个串联校正闭环系统(如图示),以满足系统设计指标。
Gc(s)
Gp(s)
重庆邮电大学移通学院自动化系
指导教师:
汪纪峰
2014.12
摘要
自动控制技术不仅广泛应用于工业控制中。
而且在军事、农业、航空、航海、核能利用等领域也发挥着重要作用,已经成为现代生产生活中不可缺少的部分。
而在控制系统中设计分析系统的方法很多,主要有根轨迹法,频域法,状态变量法及其设置观测器法等。
本文主要讨论的系统是三阶随动系统,通过串联校正的频率特性法来使其达到预期的性能指标,最后应用MATLAB/SIMULINK(或物理模拟)对设计系统进行仿真验证。
频率法校正是基于频率特性的方法来作系统校正,他与根轨迹校正一样,可以通过频率法校正来实现校正所要求的动态性能与稳定性能,所不同的是,在频率法校正中,校正所依据的是给定的频域性能指标。
在控制系统的分析与综合设计中,首先要建立系统的数学模型。
控制系统的数学模型是描述系统内部的物理量(或变量)之间关系的数学表达式。
在自动控制理论中,数学模型有多种形式。
时域中常用的数学模型有微分方程,差分方程和状态方程;复频域中有传递函数,结构图;频域中有频域特性;S平面的根轨迹特性等。
【关键词】自动控制三阶MATLAB/SIMULINK
ABSTRACT
Automaticcontroltechnologyisnotonlywidelyusedinindustrialcontrol.Andinmilitary,agriculture,aviation,marine,nuclearenergyalsoplaysanimportantrole,hasbecomeamodernproductionindispensablepartoflife.Thedesignandanalysissysteminthecontrolsysteminmanyways,mainlyrootlocusmethod,frequencydomainmethod,thestatevariablemethodandsetobservermethod.Thisarticlefocusesonthesystemthird-orderservosystem,throughaseriesoffrequencycharacteristiccorrectionmethodtoreachthedesiredperformance.FinallyMATLAB/SIMULINK(orphysicalanalog)designsystemsimulation.
Frequencycorrectionmethodisbasedonthemethodusedtomakethesystemfrequencycharacteristiccorrection,heandrootlocuscorrection,ascanbeachievedbycorrectingfrequencymethodofdynamicperformanceandstabilityrequiredforcalibration,thedifferenceisinthefrequencycorrectionmethod,thecorrectionItisbasedonagivenfrequencydomainperformance.
Intheanalysisandsynthesisdesignofcontrolsystems,thefirsttoestablishasystemofmathematicalmodels.Mathematicalmodelofthecontrolsystemistodescribethemathematicalexpressionoftherelationshipbetweenphysicalquantitieswithinthesystem(orvariable).Automaticcontroltheory,mathematicalmodelhasmanyforms.Themathematicalmodelusedinthetimedomainhavedifferentialequations,differentialequationsandtheequationofstate;thereisthecomplexfrequencydomaintransferfunctionblockdiagram;thefrequencycharacteristicsinthefrequencydomain;rootlocuscharacteristicsSplaneandthelike.
【Keywords】Automaticcontrolthird-orderMATLAB/SIMULIN
前言
自动控制,就是在没有人参与的情况下,通过控制器或者控制装置来控制机器或者设备等物理装置,使得机器设备的受控物理量按照希望的规律变化,达到控制的目的。
对于一个控制系统首要的要求是系统的绝对稳定性。
否则系统无法正常工作,甚至可能导致设备毁坏,造成重大损失。
在系统稳定的前提之下,要求系统的动态性能和稳态性能都要好。
系统的动态性能和稳态性能都是由相应的性能指标来描述的,对于系统的性能要求可以简要概括为:
响应动作要快,动态过程要平稳,跟踪值要准确。
在自动控制系统中,按阶数分类,可以分为一阶,二阶,高阶等。
在本次设计中主要涉及到线性定常三阶系统。
控制系统的校正问题,是自动控制系统设计理论的重要分支,也是具有实用意义的一种改善系统性能的手段与方法。
系统的设计问题,传统的提法是根据给定的被控对象和自动控制的基本要求,单独进行控制器的设计,使得控制器与被控对象组成的系统,能够较好的完成不可改变的部分。
但是近代控制系统的设计问题已经突破了上述的传统观念,例如,近代的不稳定飞行对象的设计,就是事先考虑了控制的作用,亦即控制对象不是不可改变的部分了,而是对象与控制器进行的一体化的设计。
系统的校正问题,是一种原理性的局部设计。
问题的提法是在系统的基本部分,通常是对象、执行机构和测量元件等主要部件,已经确定的条件下,设计校正装置的传递函数和调整系统放大系数。
使系统的动态性能指标满足一定的要求。
这一原理性的局部设计问题通常称为系统的校正或动态补偿器设计。
由于校正方式加入系统的方式不同,所起的作用不同,名目众多的校正设计问题或动态补偿器设计问题,成了控制理论中一个极其活跃的领域,而且它是最有实际应用意义的。
第一章系统的简介
第一节线形控制系统
当系统中各组成环节或元件的状态或特性可以用线性微分方程(或线性差分方程)来描述时,称这种这种系统为线性控制系统
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- 关 键 词:
- 三阶随动 系统 串联 校正 频率