自動(dòng)控制原理課程設(shè)計(jì)超前校正

1、作者：王冠博專業(yè)：自動(dòng)化學(xué)校：大連海洋大學(xué)一.課程設(shè)計(jì)題目已知單位反饋系統(tǒng)開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)如下：試設(shè)計(jì)超前校正環(huán)節(jié)，使其校正后系統(tǒng)的靜態(tài)速度誤差系數(shù)，相角裕度為45度，并繪制校正前后系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)曲線，開(kāi)環(huán)Bode圖和閉環(huán)Nyquist圖。二.課程設(shè)計(jì)目的1.通過(guò)課程設(shè)計(jì)使學(xué)生更進(jìn)一步掌握自動(dòng)控制原理課程的有關(guān)知識(shí)，加深對(duì)內(nèi)涵的理解，提高解決實(shí)際問(wèn)題的能力。2.理解自動(dòng)控制原理中的關(guān)于開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)，閉環(huán)傳遞函數(shù)的概念以及二者之間的區(qū)別和聯(lián)系。3.理解在自動(dòng)控制系統(tǒng)中對(duì)不同的系統(tǒng)選用不同的校正方式，以保證得到最佳的系統(tǒng)。4.理解在校正過(guò)程中的靜態(tài)速度誤差系數(shù)，相角裕度，截止頻率，超前(滯后)角頻

2、率，分度系數(shù)，時(shí)間常數(shù)等參數(shù)。5.學(xué)習(xí)MATLAB在自動(dòng)控制中的應(yīng)用，會(huì)利用MATLAB提供的函數(shù)求出所需要得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。6.從總體上把握對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行校正的思路，能夠?qū)⒗碚摬僮髀?lián)系實(shí)際、運(yùn)用于實(shí)際。三.課程設(shè)計(jì)要求1.認(rèn)真查閱資料；2.遵守課程設(shè)計(jì)時(shí)間安排；3.按時(shí)上機(jī)，認(rèn)真調(diào)試程序；4.認(rèn)真書寫報(bào)告。四.課程設(shè)計(jì)內(nèi)容1.設(shè)計(jì)思想首先確定其K值，調(diào)用MATLAB函數(shù)算出截止頻率和相角裕度并通過(guò)MATLAB繪制校正前的單位階躍響應(yīng)曲線，開(kāi)環(huán)Bode圖和閉環(huán)Nyquist圖。之后在Bode圖上選取新的截止頻率并算出超前網(wǎng)絡(luò)參數(shù)a和T并寫出新的傳遞函數(shù)。最后，通過(guò)MATLAB繪制校正后的單位階躍響應(yīng)

3、曲線，開(kāi)環(huán)Bode圖和閉環(huán)Nyquist圖。2.設(shè)計(jì)步驟(1)已知給定的系統(tǒng)為型系統(tǒng)，其靜態(tài)速度誤差系數(shù)，題目要求校正后系統(tǒng)的靜態(tài)速度誤差系數(shù)，取。調(diào)用MATLAB函數(shù)：num=6;den=0.03 0.4 1 0;G=tf(num,den);Gm,Pm,Wcg,Wcp=margin(G)求出：Gm=2.2222 幅值裕度Pm=21.2373 相角裕度Wcg=5.7735 相位穿越頻率Wcp=3.7373 幅值穿越頻率使用simulink繪制校正前單位階躍響應(yīng)曲線繪制校正前開(kāi)環(huán)Bode圖G=tf(6,conv(conv(1 0,0.1 1),0.3 1);bode(G);grid on繪制校正

4、前閉環(huán)Nyquist圖num=6;den=0.03 0.4 1 6;G=tf(num,den);nyquist(G);grid on(2)采用串聯(lián)超前矯正，根據(jù)，試在Bode圖上取剪切頻率為6.86的點(diǎn)，此時(shí)等式=10，求出a=10,根據(jù)求出T=0.046097,再根據(jù)G(s)=求出超前傳遞函數(shù)為G(s)=，所以系統(tǒng)矯正之后的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為G(s)G(s)=調(diào)用MATLAB函數(shù)：G=tf(conv(0.46097 1,6),conv(conv(conv(1 0,0.1 1),0.3 1),0.046097 1);Gm,Pm,Wcg,Wcp=margin(G)求出：Gm=4.0670 新的幅值裕

5、度Pm=46.4901 新的相角裕度Wcg=15.9019 新的相位穿越頻率Wcp=6.8431 新的幅值穿越頻率矯正之后的相角裕度為46.4901度，滿足要求。使用simulink繪制校正后單位階躍響應(yīng)曲線繪制校正后開(kāi)環(huán)Bode圖G=tf(conv(0.46097 1,6),conv(conv(conv(1 0,0.1 1),0.3 1),0.046097 1);bode(G);grid on繪制校正后閉環(huán)Nyquist圖num=2.766 6;den=0.001383 0.04844 0.4461 3.766 6;G=tf(num,den);nyquist(G);grid on(3)綜合f

6、igure(1);num=6;den=0.03 0.4 1 6;G=tf(num,den);nyquist(G);hold on;nu=2.766 6;de=0.001383 0.04844 0.4461 3.766 6;H=tf(nu,de);nyquist(H);grid on;figure(2);J=tf(6,conv(conv(1 0,0.1 1),0.3 1);bode(J);hold on;K=tf(conv(0.46097 1,6),conv(conv(conv(1 0,0.1 1),0.3 1),0.046097 1);bode(K);grid on;figure(3);nun

7、=6;dem=0.03 0.4 1 6;L=tf(nun,dem);step(L);hold on;nug=2.766 6;deh=0.001383 0.04844 0.4461 3.766 6;F=tf(nug,deh);step(F)五.課程設(shè)計(jì)總結(jié)這次課設(shè)總體感覺(jué)沒(méi)有上次的MATLAB課設(shè)難，因?yàn)樯洗蔚氖呛翢o(wú)頭緒，而這次卻有了校正前的思路，至于校正后，需要鉆研一番。矯正的重點(diǎn)無(wú)非就是開(kāi)環(huán)增益、剪切頻率、相角裕度的選取與計(jì)算。這其中也遇到了許許多多的問(wèn)題，經(jīng)查找資料與同學(xué)探討也同樣克服了許許多多的問(wèn)題。其實(shí)主要的問(wèn)題無(wú)非兩點(diǎn)：對(duì)矯正系統(tǒng)的不熟悉；對(duì)MATLAB函數(shù)的不熟悉。經(jīng)過(guò)一周的課設(shè)，理論聯(lián)系實(shí)際，我不光復(fù)習(xí)了單位階躍響應(yīng)曲線，Bode圖和Nyquist圖，也同樣了解了超前矯正的相關(guān)內(nèi)容，受益良多。唯一的不足便是課設(shè)的時(shí)間很緊，因?yàn)槲覀儾还庖加⒄Z(yǔ)四六級(jí)，也同樣即將進(jìn)行期末考試，壓力很大啊.六.參考文獻(xiàn)【1】李盛德 MATLAB程序設(shè)