自动控制原理课程设计对水箱流量控制系统.doc

自动控制原理课程设计任务书 设计目的其次，通过设计，培养分析问题解决问题的能力。此外，使用软件进行系统仿真，从而进一步掌握的使用。 要求：试用Bode图设计法对系统进行超前串联校正设计，使系统满足： （1）系统在单位斜坡信号作用下，系统的稳态误差 （2）系统校正后，系统的相角裕量 三、要求完成的主要任务： （1）手画出满足初始条件的最小值的系统的Bode图（用渐近线表示），计算出系统的相角裕量； （2）在系统前向通道中插入一个相位超前校正网络，确定校正网络的传递函数； （3）用Matlab画出校正后的系统Bode图，并标出开环剪切频率及对应的相角； （4）在Matlab下，用simulink进行动态仿真，在计算机上对人工设计系统进行仿真调试，使其满足技术要求； （5）确定校正装置的电路形式及电路参数； （6）对上述任务写出完整的的课程设计说明书，说明书中必须进行原理分析，写清楚计算的过程及分析的结果。 四、设计任务分析： 虽然在频域内进行系统设计，是一种间接的设计方法，因为设计结果满足的是一些频域指标，而不是时域指标。然而，在频域内设计又是一种简便的方法，在Bode图上虽不能严格定量地给出系统的动态特性，但却能方便的根据频域指标确定校正装置的参数，特别是对以校正系统的高频特性有要求时，采用频域法校正较其他方法更为方便。 一般来说，开环频率特性的低频段表征了闭环系统的稳态性能；开环频率特性的中频段表征了闭环系统的动态性能；开环频率特性的高频段表征了闭环系统的复杂性和噪音抑制功能。因此，用频域法设计控制系统的实质，就是在系统中加入频率特性形状合适的校正装置，是开环系统的频率形状变成所期望的形状：低频段增益充分大，以保证稳态误差要求；中频段对数幅频特性斜率一般为，并占有充分宽的频带，以保证具备适当的相角裕度；高频段增益尽快减小，以削弱噪声影响。 五、设计步骤： （1）根据所要求的稳态性能指标，确定系统满足稳态性能要求的开环增益 。 由要求（1）：系统在单位斜坡信号作用下，系统的稳态误差。 得 ， 取。 （2）绘制k=1000值下的系统的Bode图，并求出系统的相角裕量。 待校正系统开环传递函数 上式代表最小相位系统，因此，只需画出其对数幅频渐近线特性，如图1所示。 图（1）：未校正系统的Bode图 由图得待校正系统的开环剪切频率 可算出待校正系统的相角裕量为 相角裕度小的原因，是因为待校正系统的对数幅频特性中频区的斜率是，系统的动态特性会有严重的振荡，需要校正装置校正。由于截止频率远远低于指标要求，故采用串联超前校正是合适的。