自动控制原理课程设计室温控制系统校正装置设计.docx
- 文档编号:9133453
- 上传时间:2023-02-03
- 格式:DOCX
- 页数:6
- 大小:111.44KB
自动控制原理课程设计室温控制系统校正装置设计.docx
《自动控制原理课程设计室温控制系统校正装置设计.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《自动控制原理课程设计室温控制系统校正装置设计.docx(6页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
自动控制原理课程设计室温控制系统校正装置设计
室温控制系统校正装置设计
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。
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(选作);
4、完成设计报告。
三、设计任务
已知某室温控制系统为单位负反馈,某开环传递函数为:
,试用Bode图设计法对系统进行滞后串联校正设计,使系统满足;
1系统在斜坡信号作用下,系统的速度误差系数
≥30
2系统校正后的剪切频率
≥2.3
3系统校正后,系统的相角裕量
2.2设计要求
①分析设计要求,说明校正的设计思路(滞后校正分析
②详细设计(包括的图形有:
校正结构图,校正前系统的Bode图,校正装置的Bode图,校正后系统的Bode图)
③用MATLAB编程代码及运行结果(包括图形、运算结果)
④校正前后系统的单位阶跃响应图。
三、设计方法步骤及设计校正构图
3.1校正前系统分析
校正前系统的开环传递函数为:
设计校正要求:
≥30
,
≥2.3
,
因为
=
,所以
所以,原系统开环传递函数变为:
利用MATLAB绘画未校正系统的Bode图,见图1
在MATLAB中编写如下程序:
num=30;
f1=[1,0];f2=[0.1,1];
f3=[0.2,1];
den=conv(f1,conv(f2,f3));
bode(num,den)
原系统Bode图
图1
利用MATLAB绘制未校正系统的单位阶跃响应曲线,见图2
在MATLAB中编写如下程序:
num=30;
f1=[1,0];f2=[0.1,1];f3=[0.2,1];
G=tf(f1,conv(f2,f3));
G1=feedback(G,1);
t=0:
0.1:
10;
step(G1,t);grid
xlabel('t');ylabel('c(t)');
title('原系统单位阶跃响应');
阶跃响应曲线为:
图2
由图1可以看出,相角欲度
,此时系统的相角裕度不符合要求,故该系统需要校正。
由于校正前系统已有一定的相角欲度,因此可以考虑引入串联滞后校正装置以满足相角欲度的要;由图2系统在阶跃输入下是不能稳定的输出,系统的动态性能不佳。
3.2校正方法
根据系统的性能,决定采用串联滞后校正。
在MATLAB中设计滞后网络的步骤如下:
(1)根据稳态误差要求确定开环增益K
因为
=
,所以
(2)利用确定的开环增益并在MATLAB中绘制原系统Bode图(见图1),读出原系统的相角裕度
。
(3)确定校正后的系统剪切频率
。
在此频率上开环传递函数的相位裕量应等于要求的相位裕量
再加上(
)——补偿滞后校正网络本身在
处的相位滞后。
现要求校正后系统的相位裕量
,为了补偿滞后校正网络本身的相位滞后,需要再加上
的补偿角,所以取
(补偿角取
)
在Bode图(图1)上可找得,在
附近的相位角等于
(即相位裕量为
),故取此频率为校正后系统的增益剪切频率。
即:
(4)求
值。
确定原系统频率特性在
处的幅值下降到0dB时所必需的衰减量
=20Lg
,求取
值。
由图1得原系统在
处的频率增益为21.2dB,为了保证系统的增益剪切频率
处,滞后校正装置应产生21.2dB的衰减量:
=21.2dB,即
20=20Lg
(5)选取T值。
为了使滞后校正装置产生的相位滞后对校正后系统的增益剪切频率
处的影响足够小,应满足,一般取
=10/T
- 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:
- 自动控制 原理 课程设计 室温 控制系统 校正 装置 设计