最新自動控制原理課程設計(編輯修改稿)
2025-07-21 03:01 本頁面
【文章內容簡介】 系統(tǒng)校正前與校正后的動態(tài)性能指標 σ%、t r、t p、t s 以及穩(wěn)態(tài)誤差的值，并分析其有何變化。⑷繪制系統(tǒng)校正前與校正后的根軌跡圖，并求其分離點、匯合點及與虛軸交點的坐標和相應點的增益 值，得出系統(tǒng)穩(wěn)定時增益 的變化范圍。繪制K? K?系統(tǒng)校正前與校正后的 Nyquist 圖，判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性，并說明理由。⑸繪制系統(tǒng)校正前與校正后的 Bode 圖，計算系統(tǒng)的幅值裕量，相位裕量，幅值穿越頻率和相位穿越頻率。判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性，并說明理由。 2 第三章 校正函數(shù)的設計 理論分析根據(jù)自動控制理論，超前校正環(huán)節(jié)的兩個轉折頻率應分設在未校正系統(tǒng)剪切頻率的兩側。超前校正相頻特性曲線具有正向移（即超前相位角） ，幅頻特性曲線具有正斜率，校正后，系統(tǒng)的低頻段 Bode 圖不變，而剪切頻率比原系統(tǒng)大，即說明校正后系統(tǒng)快速性能得到提高。如果超前校正器采用 RC 無源網(wǎng)絡，則有負載效應與增益損失之弊，故工程上常采用由集成運算放大器構成的有源超前校正器。 設 G（s）H（s）是控制系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)，其對應的開環(huán)頻率特性為 G（jw）H(jw) 。根據(jù)自動控制的理論，利用伯德圖進行相位超前校正設計的步驟如下：（1） 、求出滿足題目給定誤差系數(shù)性能指標的開環(huán)增益 K 的值。（2） 、根據(jù)求得的 K 的值，畫出校正前原系統(tǒng)的 Bode 圖，并計算出模穩(wěn)定裕量、 π 穿越頻率、相角穩(wěn)定裕量、剪切頻率以檢驗性能指標是否滿足要求。若不滿足，則執(zhí)行下一步。（3） 、為了滿足相角穩(wěn)定裕量的要求，超前網(wǎng)絡必須提供的相位超前角： )]()()()([ 221110 ccccm jHjGjHjG?????????? 式中 ——系統(tǒng)校正后期望的相角穩(wěn)定裕量 ——系統(tǒng)校正前的相角穩(wěn)定裕量1? ——系統(tǒng)校正后的剪切頻率2c? ]——加入了相角超前網(wǎng)絡后，由于網(wǎng)絡)()([ 2211 cccjHjGjHjG????在中頻段及高頻段的增益提升特性，使剪切頻率由 移到 2c?所帶來的原系統(tǒng)相位1c的滯后量，一般為 ，故上式可寫為00~5 )10~5(10?????m（4） 、根據(jù)以下關系式由 求 值：m?? ?sin1???（5） 、確定校正后的系統(tǒng)剪切頻率 。2c? 為了最大限度利用超前網(wǎng)絡的相位超前量， 應與 （產生 角度的角頻率）2cm??相重合。在 處 的提升量為 ，所以 應選在未校正系統(tǒng)的m)(?jGc ?lg02c處，當 被補償后，則 。?lg20)(??L l)(?L 3 （6） 、求校正補償器的傳遞函數(shù) 或Tmc??12?m?1? 即可求得 T 的值，于是有 TssGc ????1)(（7） 、在系統(tǒng)中把原放大器的增益增大 倍，或者插入一個增益為 的放大器，以補償?1其增益損失。（8） 、畫出校正后的系統(tǒng)的 Bode 圖，并校驗系統(tǒng)性能指標。 具體設計值已知單位負反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù) ，試用頻率法設計02().1)KGss??串聯(lián)滯后校正裝置，使系統(tǒng)的相角裕量 ，靜態(tài)速度誤差系數(shù) 。35??? 10v?⑴首先，由靜態(tài)速度誤差系數(shù) ，則有：10vK?00200lim()li 1(.s)vssGK??????所以，該系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為 21()0.)ss?（2）畫出校正前系統(tǒng)的伯德圖。MATLAB 程序如下： 4 圖 31 滯后校正前系統(tǒng)的伯德圖（3）求幅值穿越頻率和相角裕量。 22()20lg1l0lg(.)1Lww???
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