《自动化综合设计——用matlab进行单位负反馈系统的校正设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《自动化综合设计——用matlab进行单位负反馈系统的校正设计（7页珍藏版）》请在装配图网上搜索。
1、自动化专业综合设计报告一. 设计目的1. 掌握控制系统的设计与校正方法、步骤。2. 掌握对系统相角裕度、稳态误差和穿越频率以及动态特性分析3. 掌握利用MATLAB对控制理论内容进行分析和研究的技能。4. 提高分析问题和解决问题的能力。二. 设计要求K单位负反馈系统的开环传递函数G（s）二（0.1s +1）00.2s +1），用相应的频率校正法对系统进行校正设计，使系统的性能指标达到：1）相角裕度丫 600，2）在单位斜坡下的稳态误差ess =20s TO0.05故可取 Ko=25；计算原系统的相角裕度 （w）和截止频率Wc0：由 A(w) =1 可得25W、；1 + (0.1w)2 1 +
2、(0.2 w)2Wc0=9；由申(w) = 90o - arctan 0.1w - arctan 0.2w 当 Wc0=9 时;Y (w) = -12.9o o显然此时超前校正已经不能使系统满足要求了，必须使用滞后校正先将系 统的相角裕度满足要求。相角裕度要求丫 60o ,加上滞后装置10 O的估值，则要求原系统相角裕度为丫(w) = 60o +10o = 70o,即申(w) = 90o - arctan 0.1w - arctan 0.2w = 70可解得 Wc=1.15;取 Wc=1.1；由 L(Wc) + 20 lg b = 0；201g| + 20 lg b = 0护 O.44；1bT
3、=0.1Wc ；T=200；滞后环节为：厂 /、 1 + bTs1 + 9.09sGc( s)=1 + Ts1 + 206.6s相角裕度：Y (Wc) = 90o + arctan 4.3Wc - arctan 47Wc - arctan 0.1 Wc - arctan 0.2Wc = 65.86o 60oWc=1.1pm)wc=w;break;endend%计算校正装置的参数b、T以及验算校正后系统的相角裕度b=wc/num0;T=10/b/wc;numc=b*T 1;denc=T 1;Gc=tf(numc,denc);num,den=series(num0,den0,numc,denc);
4、gm,pm,wcg,wcp=margin(num,den);w=logspace(-3,2);%校正后的Gc*G %初始传函：G %滞后校正装置：Gcsubplot(2,2,1);mag,phase=bode(num,den,w);mag0,phase0=bode(num0,den0,w);magc,phasec=bode(numc,denc,w);semilogx(w,20*log10(mag0),*,w,20*log10(magc),-,w,20*log10(ma g),-.);ylabel(幅值(dB);title(原系统*G，滞后环节-Gc,校正后-.GGc) xlabel(频率(ra
5、d/s);gridon; subplot(2,2,2);semilogx(w,phase0,*,w,phasec,-,w,phase,-.,w,(w-180-w),：) ylabel(相角(度)；xlabel(频率(rad/s) );title(原系统 *G，滞后环节-Gc, 校正后-.GGc )gridon;GGcGS=tf(num,den)pmwcp%原系统的传递函数% 校正系统的传递函数 % 校正后系统的传递函数 %校正后系统的相角裕度% 校正后系统的截止频率Gc=tf(numc,denc);GGc=tf(num,den);GGc1=feedback(GGc,1) subplot(2,2
6、,4); step(GGcl);grid on;z,p,k=tf2zp(num,den)利用Simuli nk进行仿真得到校正前和校正后的阶跃响应曲线为以下图由图可见在校正前是发生振荡的不稳定系统，校正后系统稳定。三、设计实验结果及分析 实验仿真结果：Transfer function:250.02 s 3 + 0.3 s 2 + sTransfer function:7.042 s + 1124 s + 1Transfer function:176 s + 252.479 s4 + 37.21 s + 124.3 s2 + s pm =61.3601wcp =1.3647Transfer f
7、unction:176 s + 252.479 s4 + 37.21 s + 124.3 s2 + 177 s + 25 z =0.1420 p = 010.00005.00000.0081k =71.0055以上为Mat lab程序所执行出的实验结果， u C 3八”孑为原系统的传递函数，7 042 s -b 1176 3 + -251：，4 1为滞后校正装置的传递函数,2. 4匹4十打肋3124.3肌-：为校正后系统的传递函数，pm2为校正后系统的相角裕度60度，wcp2为系统的截止频率3rad；s，满 足设计要求。波特图：虫 眦jbi InrkUdlUP X X 11 4 A a B S
8、 口五、结论一个控制系统的执行部件确定了系统的传递函数，所以一般来说，为了提高控制系统的 性能，选择一个合适的控制器是非常重要的。如果按照原始的方法进行手工计算，不仅过程 繁琐，而且误差也可能很大，一点点的偏差就可能影响整个控制系统的性能。而mat lab仿 真软件具有强大的编程和计算功能，通过smulink可以仿真系统，大大提高运算的效率，而 且可以提高仿真的精度和可靠性。六设计感受在这次课程设计之前，我对于自控原理的相关知识有很多遗忘点，所以为了做好实验, 我们一面温习以前的课本一面做实验。在设计校正方法时，我们也不断尝试，在好几次的调 试之后终于选出了比较合适的参数。一周的课程设计让我们受益匪浅，不仅让我们巩固了自动原理的相关知识，而且也加 深了对matlab这个强大的自动化软件的学习和使用。最后感谢学院为我们提供这次宝贵的实验机会，同时感谢老师的指导帮助，让我们学 习到更多的技能。
自动化综合设计——用matlab进行单位负反馈系统的校正设计
