自動(dòng)控制原理課程設(shè)計(jì)--線性控制系統(tǒng)的校正及分析-在線瀏覽
2025-03-02 17:43本頁面
【正文】 用得最廣的是電氣校正裝置，它不但可應(yīng)用于電的控制系統(tǒng)，而且通過將非電量信號(hào)轉(zhuǎn)換成電量信號(hào)，還可應(yīng)用于非電的控制系統(tǒng)。控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)問題常?？梢詺w結(jié)為設(shè)計(jì)適當(dāng)類型和適當(dāng)參數(shù)值的校正裝置。常用的性能指標(biāo)形式可以是時(shí)間域的指標(biāo)，如上升時(shí)間、超調(diào)量、過渡過程時(shí)間等（見過渡過程），也可以是頻率域的指標(biāo)，如相角裕量、增益裕量（見相對(duì)穩(wěn)定性）、諧振峰值、帶寬（見頻率響應(yīng)）等。如果校正裝置(傳遞函數(shù)用Gc(s)表示)和系統(tǒng)不可變動(dòng)部分(其傳遞函數(shù)用G0(s)表示)按串聯(lián)方式相連接，即稱為串聯(lián)校正。一般說來，串聯(lián)校正比并聯(lián)校正簡(jiǎn)單。對(duì)于并聯(lián)校正，信號(hào)總是從功率較高的點(diǎn)傳輸?shù)焦β瘦^低的點(diǎn)，無須引入附加放大器，所需元件數(shù)目常比串聯(lián)校正為少。 一、課程設(shè)計(jì)應(yīng)達(dá)到的目的、課程設(shè)計(jì)的題目已知單位負(fù)反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)，試用頻率法設(shè)計(jì)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)，系統(tǒng)的相角裕度，校正后的剪切頻率、課程設(shè)計(jì)的目的1）掌握自動(dòng)控制原理的時(shí)域分析法，根軌跡法，頻域分析法，以及各種補(bǔ)償（校正）裝置的作用及用法，能夠利用不同的分析法對(duì)給定系統(tǒng)進(jìn)行性能分析，能根據(jù)不同的系統(tǒng)性能指標(biāo)要求進(jìn)行合理的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，并調(diào)試滿足系統(tǒng)的指標(biāo)。二、課程設(shè)計(jì)的任務(wù)及要求、課程設(shè)計(jì)的任務(wù)設(shè)計(jì)報(bào)告中，根據(jù)給定的性能指標(biāo)選擇合適的校正方式對(duì)原系統(tǒng)進(jìn)行校正（須寫清楚校正過程），使其滿足工作要求。最后還應(yīng)寫出心得體會(huì)與參考文獻(xiàn)等。要求程序執(zhí)行的結(jié)果中有校正裝置傳遞函數(shù)和校正后系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)，校正裝置的參數(shù)T，等的值。繪制系統(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？ 5)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。（2）根據(jù)取定的k值，做出未校正系統(tǒng)的開環(huán)漸近對(duì)數(shù)幅頻特性和相頻特性曲線，確定未校正系統(tǒng)的剪切頻率，相角裕度和幅值裕度Kg以檢驗(yàn)性能指標(biāo)是否滿足要求。（4）校正環(huán)節(jié)Gc（s）參數(shù)的確定。、設(shè)計(jì)部分⑴首先，由題可知：靜態(tài)速度誤差系數(shù)，所以取，則有：所以，該系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為⑵確定未校正系統(tǒng)的剪切頻率，相角裕度和幅值裕度Kg。幅值欲度Kg=。并編寫求滯后校正器傳遞函數(shù)的程序。程序結(jié)果：即對(duì)于校正后系統(tǒng)的超前校正補(bǔ)償器傳遞函數(shù)為：⑷校驗(yàn)系統(tǒng)校正后系統(tǒng)是否滿足題目要求。四、用MATLAB軟件求特征根、校正前系統(tǒng)傳遞函數(shù)的特征根 （1）系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為： 程序： 結(jié)果： 所以系統(tǒng)的閉環(huán)特征方程為：（2） Matlab求特征根： 程序： 結(jié)果： 由以上結(jié)果可知：因?yàn)樾Ｕ跋到y(tǒng)單位負(fù)反饋的特征方程有右半平面的根，所以校正前的閉環(huán)系統(tǒng)不穩(wěn)定。五、系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)的分析、校正前動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)的分析校正前的開環(huán)傳遞函數(shù)為： （1） 單位脈沖響應(yīng)的分析 程序： 校正前系統(tǒng)的單位脈沖響應(yīng)（2） 單位階躍響應(yīng)的分析 程序： 校正前系統(tǒng)代為階躍響應(yīng)求動(dòng)態(tài)性能參數(shù)：要計(jì)算出階躍響應(yīng)動(dòng)態(tài)性能參數(shù)，就編寫求解階躍響應(yīng)動(dòng)態(tài)性能參數(shù)的MATLAB程序，其中調(diào)用了函數(shù)perf()，\work\文件夾下，其中key=1時(shí)，表示選擇5%誤差帶，當(dāng)key=2時(shí)表示選擇2%誤差帶。函數(shù)返回的是階躍響應(yīng)超調(diào)量sigma(即σ)、峰值時(shí)間tp、調(diào)節(jié)時(shí)間ts。cs=length(t)。sigma= (mpyss)/ysstp=t(tf)%Count tsi=cs+1。while n==0, i=i1。 elseif y(i)*yss, n=1。 elseif key==2, if i==1, n=1。 end。t1=t(i)。j=
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