最新自動(dòng)控制原理課程設(shè)計(jì)(編輯修改稿)
2025-07-21 03:01 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 系統(tǒng)校正前與校正后的動(dòng)態(tài)性能指標(biāo) 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(diǎn)、匯合點(diǎn)及與虛軸交點(diǎn)的坐標(biāo)和相應(yīng)點(diǎn)的增益 值，得出系統(tǒng)穩(wěn)定時(shí)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(shuō)明理由。⑸繪制系統(tǒng)校正前與校正后的 Bode 圖，計(jì)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(shuō)明理由。 2 第三章 校正函數(shù)的設(shè)計(jì) 理論分析根據(jù)自動(dòng)控制理論，超前校正環(huán)節(jié)的兩個(gè)轉(zhuǎn)折頻率應(yīng)分設(shè)在未校正系統(tǒng)剪切頻率的兩側(cè)。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(shuō)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(wú)源網(wǎng)絡(luò)，則有負(fù)載效應(yīng)與增益損失之弊，故工程上常采用由集成運(yùn)算放大器構(gòu)成的有源超前校正器。 設(shè) G（s）H（s）是控制系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)，其對(duì)應(yīng)的開(kāi)環(huán)頻率特性為 G（jw）H(jw) 。根據(jù)自動(dòng)控制的理論，利用伯德圖進(jìn)行相位超前校正設(shè)計(jì)的步驟如下：（1） 、求出滿足題目給定誤差系數(shù)性能指標(biāo)的開(kāi)環(huán)增益 K 的值。（2） 、根據(jù)求得的 K 的值，畫(huà)出校正前原系統(tǒng)的 Bode 圖，并計(jì)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(yàn)性能指標(biāo)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(luò)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(luò)后，由于網(wǎng)絡(luò))()([ 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(lái)的原系統(tǒng)相位1c的滯后量，一般為 ，故上式可寫(xiě)為00~5 )10~5(10?????m（4） 、根據(jù)以下關(guān)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(luò)的相位超前量， 應(yīng)與 （產(chǎn)生 角度的角頻率）2cm??相重合。在 處 的提升量為 ，所以 應(yīng)選在未校正系統(tǒng)的m)(?jGc ?lg02c處，當(dāng) 被補(bǔ)償后，則 。?lg20)(??L l)(?L 3 （6） 、求校正補(bǔ)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(gè)增益為 的放大器，以補(bǔ)償?1其增益損失。（8） 、畫(huà)出校正后的系統(tǒng)的 Bode 圖，并校驗(yàn)系統(tǒng)性能指標(biāo)。 具體設(shè)計(jì)值已知單位負(fù)反饋系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù) ，試用頻率法設(shè)計(jì)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(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為 21()0.)ss?（2）畫(huà)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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