【正文】 對于自動控制這門專業(yè)性非常強的課程，更需要我們打好扎實的基本功。在求取控制系統(tǒng)的斜坡響應時，通常利用階躍響應功能函數(shù)。 超前網絡的相角為 將上式對 求導并令其為零，得最大超前角頻率 最大超前角 因為 ??45? 為控制系統(tǒng)要求的最小相角裕度，則有 ???? ??? om 為補償角是用于補償因超前校正裝置的引入，考慮到校正后截止頻率 將比校正前截止頻率 co? 略有增加，因而在 m? 計算公式中預先增加 5176。 根據設計要求，添加比例 微分控制器或者測速負反饋控制器均能達到 增大系統(tǒng)的阻尼比 ? 的目的。 控制系統(tǒng)的時域性能指標為： 斜坡輸入產生的穩(wěn)態(tài)誤差 ? 2% 階躍響應的最大超調 5% 上升時間 ? 調節(jié)時間 ? 控制系統(tǒng)的頻域性能指標為： 斜坡輸入產生的穩(wěn)態(tài)誤差 ? 1% 相位裕量大于 ?45 2. 用 Matlab 對校正前后的系統(tǒng)進行仿真分析，畫出階躍響應曲線，計算 其時域性能指標 。 欠阻尼二階系統(tǒng)單位階躍響應為： 10),s in(1 11)(h 2 ?????? ? ???? ?? tet dtn （ 10） 上升時間是指 )(ht 第一次上升到穩(wěn)態(tài)值所需要的時間。設誤差帶為 ? ，包絡線進入誤差帶的時間即可認為是調節(jié)時間設誤差帶為 st ，則可得到： )1ln (1 2??? ????nst 對于 ?? 或者 ?? ，常采用以下公式計算調節(jié)時間： %5, ??ndst ?? 所以調節(jié)時間用含有 K 的式子表示為： ts KKt ??? 2 0 0 030 7 為滿足設計要求，可分別得到 武漢理工大學《自動控制原理》課程設計 7 %220xx2ss ??? Ke sKKt ts 0 0 030 7 ????? 5%%1 00% 21 ??? ?? dde ???? stndr r c c os2 ????? ?? ?? 借助 EXCEL 計算 ，當 60?K 和 6000/23?tK 時能使太陽觀測控制系統(tǒng)在時域下滿足時域性能要求。 sG=tf([120xx0 0],[1 490 0])。 grid； 圖 34 系統(tǒng)校正后的伯德圖 武漢理工大學《自動控制原理》課程設計 14 結束語 自動控制技術廣泛運用于生活中各行各業(yè)，極大地提高了生產率和改善了人們的生活水平，它已成為現(xiàn)代生活中不可缺少的重要組成部分。用頻域地方法設計太陽觀測控制系統(tǒng)時，通過改變原系統(tǒng)的開環(huán)增益可以使該系統(tǒng)在單位斜坡輸入下產生的穩(wěn)態(tài)誤差滿足要求，但不能增大系統(tǒng)的相角裕量，無法滿足系統(tǒng)在頻域下的設計要求。 首先 用 MATLAB分別 建立 校正前 與校正后 的 simulink模型如圖 31和圖 32所示 ： 武漢理工大學《自動控制原理》課程設計 11 圖 31 系統(tǒng)校正前的 simulink 模型 圖 32 系統(tǒng)校正 后 的 simulink 模型 首先用 MATLAB繪制未校正時系統(tǒng)的 單位 階躍 響應曲線， 如圖 31所示， 代碼如下： num=[20xx]。所以有 ???????? ? 因為 aT/1 T/1m? m? m?aT/1 T/1???? TaTc a r c t a na r c t a n)( ???aTm 1??11arc s in ??? aam?? c?? ?5武漢理工大學《自動控制原理》課程設計 9 ， 由此 可求得 in1 s in1 ????mma ?? 設 為校正后的截止頻率，則有 ， 即 239。 但是 采用比例 微分控制后系統(tǒng)為有零點的二階系統(tǒng) 。 隨著計算機技術的飛速發(fā)展，控制系統(tǒng)計算機輔助設計技術在工具、理論和算法上取得了巨大的進步，以前難于設計的控制系統(tǒng)現(xiàn)在可用新方法和新策略較容易地得到結果。 二階系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)為： 2nn22ns2)( ???? ???? ss 由于系統(tǒng)不存在閉環(huán)零點， 上式 所示的系統(tǒng)為無零點的二階系統(tǒng)。對單位斜坡響應其穩(wěn)態(tài)誤差為 : ndsscte ??2ss ??? 將ntd K ??? 21??、 K20xxn ?? 和 K20xx/15?? 代入上式有 K20xx?? tss Ke 2222 2)12()(221)(nnttntn tn tssssssC ??????????????????10 ?? t?)2s i n(112)( 2 ?????? ?? ????? ? tettc dttnnt ntntss tc ?? /2??)2s in( ????? ?? ? dd ttt nec)()()( tctrte ??)(te sse武漢理工大學《自動控制原理》課程設計 6 采用測速負反饋控制后，由于閉環(huán)函數(shù)沒有零點，性能指標的計算可以采用單位負饋二階系統(tǒng)的性能指標計算公式。 sG=tf([20xx 0],[1 30 0])。 den=[1,30,0]。熟練運用了理論知識分析課題，并完成設計要求。 den=[1,30,0]。 ?? ?? aTm? 所以串聯(lián)超前校正傳遞函數(shù)為 s ssG c )( ??? 校正后的 系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)為 )1301(0010 2 1 )()(????sssssGsGoc 綜上所述，可知當 2/3?K 、 ?a 、 ?T 時太陽觀測控制系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為 ))(30( )(0030)( ?? ?? sss ssG 此時系統(tǒng)的 截止頻率為 sradc /39。 相比較比例 微分控制與測速負反饋兩種控制方式，測速負反饋系統(tǒng)計算與典型無零點二階系統(tǒng)性能指標的計算方式一樣，比比例 微分控制分析更為簡便，能滿足本次設計的要求，所以采用測速負反饋控制。結合 Matlab來分析系統(tǒng)的動態(tài)性能，已經成為了未來發(fā)展的趨勢。 關鍵詞 ： 太陽觀測控制系統(tǒng) 時域分析 頻域分析 Matla