控制系统设计书与校正自动控制原理课程设计书.doc

课程设计报告 题 目 控制系统设计与校正 课 程 名 称 自动控制原理课程设计 院 部 名 称 机电工程学院 专 业 电气工程及其自动化 班 级 10电气工程及其自动化（2） 学 生 姓 名 孙炜 学 号 1004202030 课程设计地点 C214 课程设计学时 1周 指 导 教 师 陈丽换 目 录 1、绪论 3 1.1相关背景知识 3 1.2课程设计目的 3 1.3课程设计任务 3 2、设计过程 5 2.1确定校正传递函数 5 2.1.1确定 5 2.2利用MATLAB绘画未校正系统的bode图 5 2.2.1、校正前Bode图 5 2.2.2第一次超前校正后的Bode图 6 2.2.3、第二次超前校正后的Bode图： 7 3、三种响应曲线 10 3.1单位脉冲响应 10 3.2、单位阶跃响应 11 3.3、单位斜坡响应 13 4、特征根 15 5、系统的动态性能指标 16 6、系统的稳态误差 19 7、根轨迹 20 8、系统的Nyquist图 23 9、课程设计结束语 25 10、参考文献 261、绪论 1.1相关背景知识 《自动控制原理》作为自动控制系列课程的实践性教学环节的教程，是新世纪电子信息与自动化系列课程改革教材之一。该课程综合性强、知识覆盖面广,要求学生具有《工程数学》、《电路》等基础知识,以及较强的计算能力。而《自动控制原理课程设计》能够帮助学生进一步巩固自控基础知识,并结合电路、电子技术,加强实践操作能力掌握自动控制原理的时域分析法，根轨迹法，频域分析法，以及各种补偿（校正）装置的作用及用法，能够利用不同的分析法对给定系统进行性能分析，能根据不同的系统性能指标要求进行合理的系统设计，并调试满足系统的指标。学会使用MATLAB语言及Simulink动态仿真工具进行系统仿真与调试。设原系统的开环传递函数为 要求校正后系统的相角裕度 ， 试求串联超前校正装置 要求：根据给定的性能指标选择合适的校正方式对原系统进行校正（须写清楚校正过程），使其满足工作要求。然后利用MATLAB对未校正系统的分析等的值。 2.利用MATLAB函数求出校正前与校正后系统的特征根，并判断其系统是否稳定，为什么? 3.利用MATLAB作出系统校正前与校正后的单位脉冲响应曲线，单位阶跃响应曲线，单位斜坡响应曲线，分析这三种曲线的关系？求出系统校正前与校正后的动态性能指标σ%、tr、tp、ts以及稳态误差的值，并分析 其有何变化？ 4.绘制系统校正前与校正后的根轨迹图，并求其分离点、汇合点及与虚轴交点的坐标和相应点的增益值，得出系统稳定时增益的变化范围。绘制系统校正前与校正后的Nyquist图，判断系统的稳定性，并说明理由？ 5.绘制系统校正前与校正后的Bode图，计算系统的幅值裕量，相位裕量，幅值穿越频率和相位穿越频率。判断系统的稳定性，并说明理由？ 2、设计过程 2.1确定校正传递函数 2.1.1确定 ==== 2.2利用MATLAB绘画未校正系统的bode图 2.2.1、校正前Bode图 利用matlab进行编程，用程序： num=[0 0 0 10]; den=[0.1 0.7 1 0]; bode(num,den); 可得到Bode图 图1、矫正前系统Bode图 2.2.2第一次超前校正后的Bode图 程序： phy=65; phy1=phy+10;phy2=phy1*pi/180; （选取校正装置时，设定要达到的相角度为65度。取5度的补偿） a1=(1+sin(phy2))/(1-sin(phy2) （求校正网络传递函数中的参数a1) M1=1/sqrt(a1); [m1,p1,w1]=bode(G); wc1=spline(m1,w1,M1); T1=1/(wc1*sqrt(a1)) （求校正网络传递函数中的参数a1) gc1=tf([a1*T1 1],[T1 1]) （求校正网络的开环传递函数) sy