I型三階系統(tǒng)的典型分析與綜合設(shè)計(jì)解讀

1、成績(jī)_自動(dòng)控制原理課程設(shè)計(jì)報(bào)告題目I型三階系統(tǒng)的典型分析與綜合設(shè)計(jì)系 別專業(yè)名稱 班 級(jí)學(xué) 號(hào)姓 名指導(dǎo)教師 重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院自動(dòng)化系制2013年12月摘要：在科學(xué)技術(shù)高速發(fā)展的今天，自動(dòng)控制技術(shù)已經(jīng)廣泛的運(yùn)用與制造 業(yè)，農(nóng)業(yè)，交通，航空航天等眾多部門(mén)，極大地提高了社會(huì)勞動(dòng)生產(chǎn)率，改善了 人們的勞動(dòng)環(huán)境，豐富和提高了人民的生活水平。在今天的社會(huì)中，自動(dòng)化裝置已經(jīng)無(wú)所不在，為人類文明進(jìn)步做出了重要的貢獻(xiàn)。自動(dòng)控制原理的課程設(shè)計(jì)是 檢驗(yàn)我們學(xué)過(guò)只是扎實(shí)程度的好機(jī)會(huì)，也讓我們的知識(shí)體系更加系統(tǒng)，更加完善。 在不斷學(xué)習(xí)新知識(shí)的基礎(chǔ)上得到動(dòng)手能力的訓(xùn)練，啟發(fā)創(chuàng)新思維及獨(dú)立解決實(shí)際 問(wèn)題的能力，提高設(shè)

2、計(jì)，裝配，調(diào)試能力。In the rapid developme nt of scie nee and tech no logy, automatic con trol tech no logy has bee n widely used with many sectors such as manu facturi ng, agriculture, transportation, aerospace, and greatly improve the social labor productivity, and improve peoples working environment, enric

3、h and improve the peoplessta ndardof livi ng. In todays society, theautomatio n device has bee n everywhere, and made importa nt con tributi ons to the progress of human civilization. Curriculum design of automatic control theory to test we learned just a solid degree of good opportunities, but also

4、 to our body of kno wledge more systematically, more perfect.Con sta ntly lear ning new kno wledge based on training ability, and in spire innovativethinkingand the ability to solve practical problemsin depe nden tly, and to improve the desig n, assembly, commissi oning and capacity.關(guān)鍵字：系統(tǒng)分析性能指標(biāo)系統(tǒng)校驗(yàn)

5、設(shè)計(jì)系統(tǒng)Keywords: System Performanee Analysis System Design SystemCalibrati on目錄一、系統(tǒng)說(shuō)明（概述）二、系統(tǒng)分析610三、系統(tǒng)綜合8四、系統(tǒng)物理模擬圖總結(jié)13參考文獻(xiàn)14重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院自動(dòng)控制原理課程設(shè)計(jì)（簡(jiǎn)明）任務(wù)書(shū)一、設(shè)計(jì)題目：1型三階系統(tǒng)的典型分析與綜合設(shè)計(jì)二、系統(tǒng)說(shuō)明：設(shè)單位反饋系統(tǒng)開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為Go（S）k，試設(shè)計(jì)串聯(lián)s（1 + 0.1s）（1 +0.02S）校正裝置，使系統(tǒng)滿足 心乞40%三、基本要求：a）利用頻率法分析系統(tǒng)：（1）作原系統(tǒng)的Bode圖；（2）分析原系統(tǒng)的性能，當(dāng)原系統(tǒng)的性能不滿足設(shè)計(jì)要求

6、時(shí)，則進(jìn)行 系統(tǒng)校正。b）利用頻率法綜合系統(tǒng)：（1）畫(huà)出串聯(lián)校正結(jié)構(gòu)圖，分析并選擇串聯(lián)校正的類型（微分、積分或微分-積分校正）；（2）確定校正裝置傳遞函數(shù)的參數(shù)；（3）畫(huà)出校正后的系統(tǒng)的Bode圖，并校驗(yàn)系統(tǒng)性能；若不滿足，則重新確 定校正裝置的參數(shù)。c）完成系統(tǒng)綜合前后的有源物理模擬（驗(yàn)證）實(shí)驗(yàn)；四、課程設(shè)計(jì)報(bào)告：a）課程設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)一份；b）原系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)原理圖一張（自繪）；c）系統(tǒng)綜合前后的模擬圖各一張（附實(shí)驗(yàn)結(jié)果圖）；d）封面裝幀成冊(cè)；、系統(tǒng)說(shuō)明(概述)1. 設(shè)計(jì)目的(1) 掌握自動(dòng)控制原理課程中所學(xué)的理論知識(shí)(2) 掌握反饋系統(tǒng)的基本理論和方法，對(duì)工程系統(tǒng)進(jìn)行全面分析(3) 掌握控

7、制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與校正方法(4) 掌握使用mathtype, visio，matlab的使用方法2. 系統(tǒng)原理(簡(jiǎn)介)R(t)RiRi1 CRf 2 1-II_R21 C3HHR311RfiC(t)R 二 1 M1 ,C 1 二 1 1 F,R2=1 00K1，Rf1 二 5000 ,C2 = 1 FR3=500K1，Rf1 二 2M1 ,C廠 1J F3. 各環(huán)節(jié)的性能、功能特性說(shuō)明(1) 積分環(huán)節(jié)輸入量與輸出量成積分關(guān)系的環(huán)節(jié)，簡(jiǎn)稱為積分環(huán)節(jié)。其特點(diǎn)： 輸入量與輸出量的積分成正比例，當(dāng)輸入消失，輸出保持不變，具有 記憶功能，積分環(huán)節(jié)收到擾動(dòng)自身無(wú)法達(dá)到穩(wěn)定。(2) 慣性環(huán)節(jié)一階慣性環(huán)節(jié)的微分方

8、程是一階的，且輸出響應(yīng)需要一定時(shí)間 后達(dá)到穩(wěn)態(tài)值，因此稱為一階慣性環(huán)節(jié)。其特點(diǎn)：輸出信號(hào)對(duì) 輸入信號(hào)的響應(yīng)存在慣性(輸入信號(hào)階躍加入后，輸出信號(hào)不 能突然變化，只能隨著時(shí)間增加逐漸變化)。4. 設(shè)計(jì)基本要求(1) 要求輸出等于給點(diǎn)輸入所要求的期望輸出值。(2) 要求輸出盡量不收擾動(dòng)的影響。(3) 衡量一個(gè)系統(tǒng)是否完成以上兩點(diǎn)，把要求劃為穩(wěn)，快，準(zhǔn)評(píng)價(jià)5. 設(shè)計(jì)指標(biāo)設(shè)定：輸入為 r(t)二a+bt (其中:a=10 b=20);在保證靜態(tài)指標(biāo)KV -70的前提下；要求動(dòng)態(tài)期望指標(biāo)：(rp% 40%; ts 1sec.二、系統(tǒng)分析1. 原系統(tǒng)Bode圖2. 穩(wěn)定性分析特征方程：D(S)二 S(1

9、0.1S)(1 0.02S) k= 0.002S3 0.12S2 S k根據(jù)勞斯判據(jù)判定:S30.00210S20.12000.12 - 0.002 k0.12k0.12 -0.002k0.12K60因?yàn)镵v三70系統(tǒng)不穩(wěn)定3.穩(wěn)態(tài)精度分析essR(s)5 10r 2 s s5s 102sC(s)G0(s)-R1 G(s)k +R(s)s(1 0.1s)(1 0.02s) kE(s)二R(s) - F (s) I - R(s) 1 -C(s) 1ess 二 lim sE(s)二 limsR(s) 1 -C(s) 1s105s 10s(1 0.1s)(1 0.02s) k - ks2 10s(1

10、 0.1s)(1 0.02s) k4.動(dòng)態(tài)性能分析超調(diào)量M p和調(diào)節(jié)時(shí)間tsG0（S）二ks(1 0.1s)(1 0.02s)ks(1 0.1s)s2 2 ns n2 = s2 10s 10kK=20=4 =102-儀超調(diào)量二 %=e100% : 68.5%調(diào)節(jié)時(shí)間ts=（3L4）丄 “0.60.8超調(diào)量不滿足要求二%乞20%三、系統(tǒng)綜合1.利用期望指標(biāo)繪制Bode圖2.設(shè)計(jì)校正規(guī)律和校正裝置（電路圖、裝置參數(shù)）3. 系統(tǒng)綜合過(guò)程表達(dá)（Bode圖上）諧振峰值：Msin、,TT超調(diào)量 tsK=2 1.5M：- 1） M5（2-%）取 40%WcM =1.5= 41.81由于ts乞1取ts=0.5

11、wc 二 23.4由 bode 圖得到 wc =1923.4原系統(tǒng)相位裕度 c =180： (19)10 ： 38.68所需的相位超前角;m =.c - (5 -20) =63.68衰減率：二上也衛(wèi)二0.0461 +si nm確定兩轉(zhuǎn)折頻率 W1Wc =5.012W2 二Wc= 109.1補(bǔ)償增益Kc工1 =21.74Ct矯正后的系統(tǒng)傳遞函數(shù)：1 + jwG(s) = Kc也1 w2Ks(0.02s 1)(0.1s 1)70(1 0.2s)1(0.0917s 1)s(0.02s 1)(0.1s 1)四、系統(tǒng)物理模擬圖1.原系統(tǒng)模擬圖2.原系統(tǒng)單位階躍響應(yīng)曲線3.綜合后系統(tǒng)模擬圖4.綜合后系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)曲線總結(jié)自動(dòng)控制原理課程設(shè)計(jì)結(jié)束了，個(gè)人感覺(jué)自己又學(xué)到了好多以前不 知道的東西，收獲很多。在馬老師的指導(dǎo)下，我們的課程設(shè)計(jì)完成得很順利。通 過(guò)本次課程設(shè)計(jì)，我不但復(fù)習(xí)了知識(shí)，也更加深刻的理解了公式的意義， 堅(jiān)實(shí)了 許多模棱兩可的知識(shí)點(diǎn)，認(rèn)識(shí)掌握了多種數(shù)學(xué)辦公軟件的操作和運(yùn)行。課程設(shè)計(jì) 的時(shí)間雖然很短，但是使我受益匪淺，我知道了積極參與，充滿熱情，敢于動(dòng)手 地做一件事，才能學(xué)