自控課程設(shè)計(jì)--用matlab進(jìn)行控制系統(tǒng)的超前校正設(shè)計(jì)-在線瀏覽
2024-07-31 13:48本頁(yè)面
【正文】 武漢理工大學(xué)《自動(dòng)控制原理》課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 1 摘要 用 MATLAB 進(jìn)行控制系統(tǒng)的超前校正設(shè)計(jì)是對(duì)所學(xué)的自動(dòng)控制原理的初步運(yùn)用。本課程設(shè)計(jì)先針對(duì)校正前系統(tǒng)的穩(wěn)定性能，用 MATLAB 畫(huà)出其根軌跡、奈奎斯特曲線及伯德圖進(jìn)行分析，是否達(dá)到系統(tǒng)的要求，然后對(duì)校正裝置進(jìn)行參數(shù)的計(jì)算和選擇，串聯(lián)適當(dāng)?shù)某靶Ｕb置。 關(guān)鍵詞： 超 前校正 根軌跡 伯德圖 仿真 武漢理工大學(xué)《自動(dòng)控制原理》課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 2 用 MATLAB 進(jìn)行控制系統(tǒng)的超前校正設(shè)計(jì) 1 超前校正的原理和方法 超前校正的原理 所謂校正，就是在調(diào)整放大器增益后仍然不能全面滿足設(shè)計(jì)要求的性能指標(biāo)的情況下，加入一些參數(shù)可以根據(jù)需要而改變的機(jī)構(gòu)或裝置，使系統(tǒng)整個(gè)特性發(fā)生變化，達(dá)到設(shè)計(jì)要求。 如果舒服信號(hào)源的內(nèi)阻為零，輸出端的負(fù)載阻抗視為無(wú)窮大，那么超前網(wǎng)絡(luò)的傳遞函數(shù)可以表示為： 1 a sa c s 1sTG T??（ ） = 上式中 ， 122a1RRR???， 1212RRTCRR? ? 通常情況下， a 為分度系數(shù)， T 為時(shí)間常數(shù)，根據(jù) 式（ 21），當(dāng)我們采用無(wú)源超前網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行串聯(lián)校正的時(shí)候，整個(gè)系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)增益會(huì)下降 a倍，所以需要提高放大器的增益來(lái)進(jìn)行補(bǔ)償。超前網(wǎng)絡(luò)對(duì)頻率在 1/aT 至 1/T 之間的信號(hào)有這明顯的微分作用，在該頻率段內(nèi)，輸出信號(hào)相角比輸入信號(hào)相角超前，這也即是超前校正網(wǎng)絡(luò)名稱的由來(lái)。 超前網(wǎng)絡(luò)的相角為： c a r c tga a r c tgT? ? ? ? ?（ ） =T 將上式對(duì) ?求導(dǎo)并且令其為零，得到最大超前角頻率： m 1/ aT?? 將上上式代入上式，得最大超前角： m a 1 a 1a r c tg a r c s in a12a? ???? ? 同時(shí)還容易得到 mc??? ?? 。但是 a的最大值還受到超前網(wǎng)絡(luò)物理結(jié)構(gòu)的制約，通常情況下， a取為 20 左右，這也就意味著超前網(wǎng)絡(luò)可以產(chǎn)生的最大相位超前約為 65176。的相位超前角，那么就可以采用兩個(gè)超前校正網(wǎng)絡(luò)串聯(lián)實(shí)現(xiàn)，并且在串聯(lián)的兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)之間加入隔離放大器，借以消除它們之間的負(fù)載效應(yīng)。 只要正確的將超前網(wǎng)絡(luò)的交接頻率 1/aT 或 1/T 選在待校正系統(tǒng)截止頻率的兩旁，并適當(dāng)?shù)倪x擇參數(shù) a 和 T，就可以使已校正系統(tǒng)的截止頻率和相角裕度滿足性能指標(biāo)的要求，從而改善系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能，使校正后的系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)： 低頻段的增益滿足穩(wěn)態(tài)精度的要求； 中頻段對(duì)數(shù)幅頻特性的斜率為 20db/dec，并且具有較寬頻帶，使系統(tǒng)具有滿足的動(dòng)態(tài)性能； 高頻段要求幅值迅速衰減，以減少噪聲的影響。用頻域法設(shè)計(jì)無(wú)源超前網(wǎng)絡(luò)的步驟如下： 根據(jù)穩(wěn) 態(tài)誤差要求，確定開(kāi)環(huán)增益 K； 利用已確定的開(kāi)環(huán)增益，計(jì)算待校正系統(tǒng)的相角裕度； 根據(jù)截止頻率 c??? 的要求，計(jì)算 a 和 T。顯然， mc??
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