基于matlab的自控課設(shè)-資料下載頁(yè)
2024-08-31 18:09本頁(yè)面
【導(dǎo)讀】速度較快，超調(diào)量較小，抑制高頻噪聲的性能也較好。當(dāng)校正系統(tǒng)不穩(wěn)定，且要。其基本原理是利用滯后-超前網(wǎng)絡(luò)的超前部分來(lái)增大系統(tǒng)的相角裕度，此次課程設(shè)計(jì)就是利用MATLAB對(duì)一單位反饋系統(tǒng)進(jìn)行滯后-超前校正。運(yùn)用MATLAB的相關(guān)功能，繪制系統(tǒng)校正前后的伯德圖、根軌跡和階躍響應(yīng)曲線，串聯(lián)校正裝置，要求校正后系統(tǒng)的靜態(tài)速度誤差系數(shù)1vK5s??滿足給定的性能指標(biāo)。校正方案主要有串聯(lián)校正、并聯(lián)校正、反饋校正和前饋校。構(gòu)通常采用超前校正、滯后校正和滯后-超前校正這三種類型。校正可以改善超調(diào)量及相對(duì)穩(wěn)定度，但往往會(huì)因帶寬減小而使快速性下降。-超前校正兼用兩者優(yōu)點(diǎn)，并在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)設(shè)法限制它們的缺點(diǎn)。具體方法是先合理地選擇截止頻率c?則滿足初始條件的最小K. 用函數(shù)[kg,r,wg,wc]=margin可以求出G的幅值裕量、相位裕量和。得到的幅值裕量和相位裕量如圖3所示。能是繪制連續(xù)系統(tǒng)的零、極點(diǎn)圖。
【正文】 um=[,5] den=[,1,0] rlocus(num,den) 28 圖 64 校正 后 系統(tǒng)的根軌跡 確定分離點(diǎn)坐標(biāo)： 圖 65 校正 后 根軌跡的分離點(diǎn)坐標(biāo) 分離點(diǎn) 坐標(biāo) d= 29 確定與虛 軸交點(diǎn)的坐標(biāo)： 圖 66 校正 后 根軌跡與虛軸的交點(diǎn)坐標(biāo) 與虛軸的交點(diǎn)坐標(biāo)： ?? 、 ??? 。 增益 K*=100 校正前系統(tǒng)穩(wěn)定時(shí)增益 K*的變化范圍是 K*，而題目中的 K*=5，校正 后的閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定。 7 系統(tǒng)的幅相特性 校正前的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為： ))(1( 5)( ??? ssssG MATLAB 程序如下 ： num=[5]。 den=[,1,0]。 s1=tf(num,den)。 nyquist(s1) 30 圖 71 校正前系統(tǒng)的 Nyquist 曲線 由于開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)中 含 有一個(gè)積分環(huán)節(jié)，所以從 ??0? 到 ??0? 順時(shí)針補(bǔ)畫(huà)一圈，再由上圖可知， Nyquist 曲線順時(shí)針圍繞點(diǎn) (1， j0)兩圈，所以 , 2??R ，而0?P ，所以校正前閉環(huán)系統(tǒng)不穩(wěn)定。 校正 后 的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為： sssss sssGsG c ???? ???? 2345 2 1 7 )()( MATLAB 程序如下 ： num=[,10]。 den=[,1,0]。 s=tf(num,den)。 nyquist(s) 31 圖 72 校正 后 系統(tǒng)的 Nyquist 曲線 由于開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)中 含 有一個(gè)積分環(huán)節(jié)，所以從 ??0? 到 ??0? 順時(shí)針補(bǔ)畫(huà)一圈，再由上圖可知， Nyquist 曲線順時(shí)針圍繞點(diǎn) (1， j0)0 圈，所以 , 0?R ，而 0?P ，所以 000 ????? RPZ ，所以校正 后 閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定。 8 系統(tǒng)的對(duì)數(shù)幅頻特性及對(duì)數(shù)相頻特性 校正前的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為： ))(1( 5)( ??? ssssG MATLAB 程序如下 ： MATLAB 程序如下： num=[5]。 den=[,1,0]。 G=tf(num,den)。 margin(G) 32 [kg,r,wg,wc]=margin(G) 得到的 幅值裕量和相位裕量如圖 3所示。 圖 3 校正前系統(tǒng)的幅值裕量和相位裕量 運(yùn)行結(jié)果： kg= r=*10^6 wg= wc= 即幅值裕量 dBh ??? 相位裕量 ? =(*10^6)o 穿越頻率ω x =2rad/s 截止頻率ω c =2rad/s 由于開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)中含有一個(gè)積分環(huán)節(jié)，應(yīng)從對(duì)數(shù)相頻特性曲線上 ??0? 處開(kāi)始，用虛線向上補(bǔ)畫(huà) ?90 角。所以，在開(kāi)環(huán)對(duì)數(shù)幅頻 dB0)( ??L 的頻率范圍內(nèi)，對(duì)應(yīng)的開(kāi)環(huán)對(duì)數(shù)相頻特性曲線 )(?? 對(duì) ?? 線有一次負(fù)穿越，即 1??N ，則2)(2 ???? ?? NNR ， 2)2(0 ?????? RPZ ，所以 校正前閉環(huán)系統(tǒng)不穩(wěn)定。 校正 后 的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為： 33 sssss sssGsG c ???? ???? 2345 2 1 7 )()( MATLAB 程序如下 ： MATLAB 程序如下： num=[,5] den=[,1,0] G=tf(num,den)。 margin(G) [kg,r,wg,wc]=margin(G) 得到的校正后系統(tǒng)的幅值裕量和 相位裕量如圖 7所示。 圖 7 校正后系統(tǒng)的幅值裕量和相位裕量 運(yùn)行結(jié)果： kg= r= wg= wc= 即校正后系統(tǒng)的幅值裕量 dBh ?? 相位裕量 ? = 穿越頻率ω x = 34 截止頻率ω c =由于開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)中含有一個(gè)積分環(huán)節(jié)，應(yīng)從對(duì)數(shù)相頻特性曲線上 ??0? 處開(kāi)始，用虛線向上補(bǔ)畫(huà) ?90 角。所以，在開(kāi)環(huán)對(duì)數(shù)幅頻 dB0)( ??L 的頻率范圍內(nèi)，對(duì)應(yīng)的開(kāi)環(huán)對(duì)數(shù)相頻特性曲線 )(?? 對(duì) ?? 線無(wú)穿越，即 0??N 、 0??N ，則0)(2 ??? ?? NNR ， 000 ????? RPZ ，所以 校正 后 閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定。 并且 校正后的系統(tǒng)的 相位裕量 ?? ≥ 45 o、靜態(tài)速度誤差系數(shù) vK =5≥剪切頻率 sradwc /2? 均符合題目設(shè)計(jì)的要求，故系統(tǒng)校正到此全部完成。 9 心得體會(huì) 此次課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容對(duì)一個(gè)單位反饋系統(tǒng)進(jìn)行滯后 超前校正。 回顧此次實(shí)踐的整個(gè)過(guò)程，雖然只有 短短的幾天，但是真的在這個(gè)自己獨(dú)立學(xué)習(xí)的過(guò)程中學(xué)到了好多東西。 課程設(shè)計(jì)開(kāi)始階段比較順利，但是做到計(jì)算校正后系統(tǒng)的時(shí)域性能指標(biāo)這里時(shí)，遇到了不小麻煩，不會(huì)用 MATLAB 編程得校正參數(shù)。后來(lái)，在同學(xué)的幫助下，找到了計(jì)算校正參數(shù)的那段程序，于是就求出了校正后的傳遞函數(shù)。 這次的 課程設(shè)計(jì) ，讓我更更深一步的了解 MATLAB 這個(gè)十分有用的軟件，與理論相結(jié)合。 與此同時(shí)，通過(guò)此次課程設(shè)計(jì)，讓我加深了對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行滯后 超前設(shè)計(jì)過(guò)程的理解，還掌握了用 MATLAB 編程計(jì)算系統(tǒng)時(shí)域性能指標(biāo)和系統(tǒng)幅值裕量、相位裕量的方法。 總而言之，這 次的 課程設(shè)計(jì)的確讓我 受益 匪淺。 參考文獻(xiàn) [1]陳杰主 . MATLAB 寶典 . 電子工業(yè)出版 . 2020. [2]李國(guó)勇 . 智能控制與其 MATLAB 實(shí)現(xiàn) . 電子工業(yè)出版社 . 2020. [3]胡壽松 . 自動(dòng)控制原理 . 科學(xué)出版社 . 2020. [4]王萬(wàn)良 . 自動(dòng)控制原理 . 高等教育出版社 . 2020. [5]黃堅(jiān) . 自動(dòng)控制原理及其應(yīng)用 . 高等教育出版社 . 2020. [6]程 鵬 .自動(dòng)控制原理 [M] .北京：高等教育出版社， 2020 [7]徐薇莉 . 自動(dòng)控制理論與設(shè)計(jì) [M] 上海： 上海交通大學(xué)出版社 ,2020 [8]歐陽(yáng)黎明 . MATLAB 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) [M]. 北京： 國(guó)防工業(yè)出版社 ,2020 [9]吳天明，謝小竹等 . MATLAB 電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)與分析 .國(guó)防工業(yè) 出版社， 2020
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