自动控制课程设计控制系统串联校正设计.doc

河南科技丈曇 课程设计说明书 课程名称— 控制理论课程设计题 目 控制系统串联校正设计 学 院 农业装备工程学院 班 级 农电141 学生姓名 空 指导教师 高春艳 日 期 2016年12月16日 控制理论课程设计任务书 设计题目： 控制系统吊联校止设计 一、 设计目的 进一步巩固自动控制理论知识；掌握自动控制系统的分析、设计、矫正 的基木方法；锻炼使用MATLAB语言软件应用的能力；培养使用MATLAB语言 分析、设计和校正控制系统的方法；使初步掌握控制系统系统数字仿真的基 本方法。 二、 设计任务及要求 应用时域法、频域法或根轨迹法设计校正系统，根据控制要求，制定合 理的设计校正方案；编写相关MATLAB程序，绘制校正前后系统相应图形，求 岀校正前后系统相关性能指标；比较校正前后系统的性能指标；编制设计说 明书。 三、 控制要求 题目：已知单位负反馈系统的开环传递函数： q ）=5（0.95+1）（0.0075+1）。 其中：70.9円=0.007,设计串联补偿装置，使校正后的系统具有性能指标: 开环放大系数位=800-1 ；最大超调5=0%；过渡过程时间20.25$。 四、 设计时间安排 查找相关资料（1天周一）;编写MATLAB程序，设计、确定校正环节、 校正（周二，周三2天）；编写设计报告（周四1天）；答辩修改（ 周五1天）0 五、 主要参考文献 1.梅晓榕.自动控制原理，科学出版社. 2?胡寿松.自动控制原理（第五版），科学出版社. 3.黄忠霖，自动控制原理的MATLAB实现，国防工业出版社. 指导教师签字： 本课程设计先对系统进行课差分析，用Mat lab软件绘制出校正前系统的 bode图和单位阶跃响应图，然后通过对校正前系统bode图和单位阶跃响应 图的分析和相关数据的计算得出校正前系统的相位裕度和幅值穿越频率不满 足设计要求，所以需要校正。 对校正前系统参数和设计的要求进行分析，得出可以用滞后一超前校正 进行系统校正，然后通过理论计算和MATALAB仿真得到校正前的系统Bode 图，单位阶跃响应图、系统nyquist图、得出校正前系统的相位裕度、速度 误差系数。 由计算所得校正后的传递函数，并用MATLAB软件绘制出校正后系统的 bode图和单位阶跃响应图得出校正后系统的相位裕度、幅值穿越频率等数 据。 最后用MATALAB软件把校正前系统的传递函数和校正后系统的传递函数 的bode图进行比较明显地看出系统的相位裕量、幅值穿越频率等参数，满足 设计的要求。 关键词：滞后一超前校正，Mat lab, bode图，误差，系统单位阶跃响应 分析，nyquist图分析 TOC \o 1-5 \h \z HYPERLINK \l bookmark12 \o Current Document \h 第一章绪论 1 HYPERLINK \l bookmark14 \o Current Document \h 1.1设计内容、目的和意义 1 1.1.1设计内容： 1 1.1.2设计目的： 1 1.1.3设计意义： 2 HYPERLINK \l bookmark16 \o Current Document \h 第二章总体设计 2 HYPERLINK \l bookmark18 \o Current Document \h 2.1校正前系统的分析 2 2.1.1误差分析： 2 2. 1.2 Bode 图分析： 2 2.1.3系统单位阶跃响应分析： 4 2. 1.4根轨迹分析： 5 HYPERLINK \l bookmark22 \o Current Document \h 2. 2系统校正分析 7 2.2.1校正方案的选择： 7 2.2.2校正传递函数的确定： 7 HYPERLINK \l bookmark26 \o Current Document \h 2. 3校正后系统分析 8 2. 3. 1 Bode 图分析： 8 2.3.2系统单位阶跃响应分析: 1112第三章设计结论 152. 3. 3系统nyqu i st 11 12 第三章设计结论 15 1516 15 16 第四章设计总结 参考文献 第一章绪论 §1.1设计内容、目的和意义 § 1.1.1设计内容: 已知单位负反馈系统固有部分的传递函数为： °° “) = 5(0.9^ + 1)(0.0075 + 1) 其中：7； =0.9,§ =0.007,设计串联补偿装置z使校正后的系统具有合适 的性能指标： 开环放大系数心=800_1 ； (2 )最大超调- 30% ; (3)过渡过程时间0?25$ ； §1.1.2设计目的： (1 )理解在自动控制系统中对不同的系统选用不同的校正方式,以保证 得到最佳的系统。 理解相位裕度，误差系数