位置随动系统校正设计 毕业设计.doc

目 录 设计题目...................................................................................2 设计报告正文............................................................................3 摘要............................................................................................3 关键词........................................................................................3 （报告正文内容）.......................................................................3 三、 设计总结.....................................................................................22 四、 参考文献.....................................................................................22 一．设计题目 题3：位置随动系统校正 该随动系统通过控制信号θi通过与检测信号ω相减的角度误差经过相敏放大和可控硅功率放大，通过电机带动拖动系统，经过减速器减速得到需要转动的角度θo。 图1位置随动系统 其中，相敏其中可调放大系数K1=1，可控硅滤波放大环节K2=800，伺服电机系统等效模型为，滤波器时间常数TL=0.25秒，伺服电机电机拖动及减速器系统系统数学模型为，其时间常数TM=0.2秒。 1、写出系统传递函数，并简述各部分工作原理。 2、画出未校正系统的Bode图，分析系统是否稳定。 3、画出未校正系统的根轨迹图，分析闭环系统是否稳定。 4、设计一个校正装置进行串联校正。要求校正后的系统满足指标： （1）超调量15%，（2）调整时间1.5s，（3）相角稳定裕度55deg，（4）幅值稳定裕度65dB 5、计算校正后系统的剪切频率wcp和-p穿频率wcs。 6、给出校正装置的传递函数数。 7、分别画出系统校正前、后的开环系统的奈奎斯特图，并进行分析。 8、设计PID控制器，实现闭环控制，仿真系统的阶跃相应曲线。 9、分析控制参数Kp，Ki，Kd对系统动态响应的影响。 10、在SIMULINK中建立系统的仿真模型，在前向通道中分别接入饱和非线性环节和回环非线性环节，观察分析非线性环节对系统性能的影响。 二、要求 分析：由图可知，相角裕度小于零，所以该系统不稳定。 num=conv(800,conv([2.78,1],conv([0.2,1],[0.1,1]))); den=conv([0.05,0.45,1,0],conv([138.9,1],[0.00125,1])); step(num,den) s=tf(num,den); sys=feedback(s,1); step(sys); bode(s) 校正后得： 超调：14.9% 调整时间：0.715 相角裕度：62.9 幅值裕度：无穷大 5、计算校正后系统的剪切频率wcp和-p穿频率wcs。 由图可得： 剪切频率：8.83rad/sec 穿越频率：无穷大 6、给出校正装置的传递函数。 7、分别画出系统校正前、后的开环系统的奈奎斯特图，并进行分析。 校正前的奈奎斯特图： matlab指令如下： num=800; den=conv([1,0],conv([0.25,1],[0.2,1])); bode(num,den); sys=tf(num,den); nyquist(sys) 校正后的奈奎斯特图： matlab指令如下： num=conv(800,conv([2.78,1],conv([0.2,1],[0.1,1]))); den=conv([0.05,0.45,1,0],conv([138.9,1],[0.00125,1])); bode(num,den); nyquist(num,den); 设计PID控制器，实现闭环控制，仿真系统的阶跃响应曲线。 PID控制器一