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1、資料.目錄 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark4 o Current Document 1初始條件1 HYPERLINK l bookmark6 o Current Document 2要完成的任務(wù)1 HYPERLINK l bookmark8 o Current Document 3設(shè)計(jì)方案1 HYPERLINK l bookmark10 o Current Document 4分析與計(jì)算2 HYPERLINK l bookmark12 o Current Document 4.1計(jì)算校正后系統(tǒng)的傳遞函數(shù)2 HYPERLINK l bookmark18 o
2、Current Document 4.2繪制根軌跡5 HYPERLINK l bookmark14 o Current Document 43仿真,階躍響應(yīng)7 HYPERLINK l bookmark16 o Current Document 4.3.1校正前系統(tǒng)的階躍響應(yīng)7 HYPERLINK l bookmark20 o Current Document 4.3.2校正后系統(tǒng)的階躍響應(yīng)8 HYPERLINK l bookmark22 o Current Document 5小結(jié)9 HYPERLINK l bookmark24 o Current Document 參考文獻(xiàn)11自動(dòng)控制原理課
3、程設(shè)汁說(shuō)明書(shū)轉(zhuǎn)子繞線機(jī)控制系統(tǒng)的串聯(lián)滯后 超前校正設(shè)計(jì)1初始條件已知轉(zhuǎn)子繞線機(jī)控制系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù):5(5 + 5)(5 +10)要求系統(tǒng)的靜態(tài)速度誤差系數(shù)KaI5s“,60o2要完成的任務(wù)1、MATLAB作出滿(mǎn)足初始條件的最小K值的系統(tǒng)伯德圖,計(jì)算系統(tǒng)的幅值裕度和相 位裕度。2、前向通路中插入一滯后超前校正裝責(zé),確定校正網(wǎng)絡(luò)的傳遞函數(shù)。3、用Matlab畫(huà)岀未校正和已校正系統(tǒng)的根軌跡。4、用Matlab對(duì)校正前后的系統(tǒng)進(jìn)行仿真分析,畫(huà)岀階躍響應(yīng)曲線,計(jì)算其時(shí)域性 能指標(biāo)O5、課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)中要求寫(xiě)清楚計(jì)算分析的過(guò)程,列岀MATLAB程序和MATLAB 輸岀。3設(shè)計(jì)方案根據(jù)要求設(shè)計(jì)滯后超前校
4、正裝責(zé),確定各參數(shù)值,通過(guò)motlob對(duì)校正后系統(tǒng)編程分 析,最終確定滿(mǎn)足要求的傳遞函數(shù),并通過(guò)motlob繪制系統(tǒng)的bode圖、根軌跡以及通 過(guò)SimUIink對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行階躍函數(shù)的仿真,計(jì)算時(shí)域指標(biāo)。4分析與計(jì)算4.1計(jì)算校正后系統(tǒng)的傳遞有初始條件可知,系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)是:G(S) =K5(5 + 5)(5 + 10),要求校正后的速度誤差系數(shù)K 15,首先將傳遞函數(shù)化簡(jiǎn)成標(biāo)準(zhǔn)形式,可得到:G(S)=K/505(0.25 + 1)(0.15 + 1)IC根據(jù)速度誤差系數(shù)公式kv =-7zr可得到:K二750,則開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為: SG(S) =155(0.25 + 1)(0.15 + 1)令
5、S=Jw,帶入到上式,得到:G(Jw)=,&Z - 90 arctan.2vv arctan.lvvWyI 1 + 0.04vv2 Jl+ 0.0 Im,利用mtlb求解系統(tǒng)開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)的相角裕度和截止頻率,以下是程序:K 二750;G=zpk(LO -5-10,K) bode(G);grid;hzrzwxzwc=mrgi(G)可得到相角裕度r= 2.3353e-005,截止頻率叭=7.07rods,穿越頻率VvA.=7.07rads,幅 值裕度h=l0以下是運(yùn)用matlab得到的bode Kl:圖4校正前系統(tǒng)的bode圖51:50OoO O 55 9 31 - 1O 5 Q8 2 7-1-2
6、2(6 3P)接下來(lái)計(jì)算之后超前網(wǎng)絡(luò)的傳遞函數(shù),令叫 二叫,VVV=7, VVn =0.01 VVC =0.071=Oj VV. =0.7,叫=22,繪制校正前后的對(duì)數(shù)幅頻漸近特性曲線:mgzphsezw=bode(g 1) margi(gl) 行后得: r 二 607BOde Di&gram Gnn = 28.8 d(at 21.4 radec). Pm = 60.7 deg (at 1.62 radfeec)BOde圖如下:WO500-50-100-150-90-135-180225270Y-2JOI2310 10 10 10 10 10 10FreqUenCy (radec)圖4-3校正
7、后系統(tǒng)的bode圖4.2繪制根軌跡校正前系統(tǒng)根軌跡程序:um=lde=cov(conv(LO4b5)4UO)rlocus( nunden)title,校正前系統(tǒng)根軌跡圖)校正前系統(tǒng)根軌跡因-25-20-15-10-5Real AXiS0510_ _ OOSO 50505 0-32 II -Il 2 圖4-4校正前系統(tǒng)根軌跡校正后系統(tǒng)根軌跡程序: n=l 0.7; d=l 44.07 487.08 33.88; gl=tf( n,d);rlocus(gl);-5ROot LOCUS-20-15-10Real AXiS5 4 3 2 O 鄧-225圖4-5校正后系統(tǒng)根軌跡程序43仿貢,階躍響應(yīng)4.
8、3校正前系統(tǒng)的階躍響應(yīng)通過(guò)SimUlink構(gòu)造校正前系統(tǒng)模型,如下所示:圖4-6校正前系統(tǒng)模型仿真結(jié)果如下圖所示,由圖可知,系統(tǒng)的峰值時(shí)間tp=.5s1系統(tǒng)不穩(wěn)定。圖47校正前系統(tǒng)的階躍響應(yīng)曲線4.3.2校正后系統(tǒng)的階躍響應(yīng)通過(guò)SimUlink構(gòu)造校正后系統(tǒng)模型,如下所示:圖4-8校正后系統(tǒng)模型仿真結(jié)果如下圖所示:由圖可知,校正后系統(tǒng)的峰值時(shí)間,=3s,最大值q=1.2,h -h終值=L調(diào)節(jié)時(shí)間G =5s,根據(jù)超調(diào)量公式5=- X100%可得到超調(diào)量J =20% O圖4-9校正后系統(tǒng)的階躍響應(yīng)曲線通過(guò)對(duì)系統(tǒng)開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)的校正,可以看出,校正之后系統(tǒng)最終趨于一個(gè)穩(wěn)定的值, 而不像校正之前的程發(fā)散
9、狀態(tài)。從bode圖可以看到,校正后系統(tǒng)的相角裕度為60.7度, 靜態(tài)速度誤差系數(shù)為15,均滿(mǎn)足題目要求,由此可以看出,串入的滯后超前傳遞函數(shù)達(dá)到 了預(yù)期的要求。5小結(jié)自動(dòng)控制技術(shù)已廣泛應(yīng)用于制造業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通、航空及航天等眾多產(chǎn)業(yè)部門(mén), 極大的提高了社會(huì)勞動(dòng)生產(chǎn)率,改善了人們的勞動(dòng)條件,豐富和提高了人民的生活水 平。在今天的社會(huì)生活中,自動(dòng)化裝責(zé)無(wú)所不在,為人類(lèi)文明進(jìn)步做出了重要貢獻(xiàn)。我所做的題目是轉(zhuǎn)子繞線機(jī)控制系統(tǒng)的串聯(lián)滯后-超前校正設(shè)計(jì),對(duì)于滯后超前校正, 理論知識(shí)很容易理解,但真正的要去解答實(shí)際問(wèn)題,總是會(huì)遇到很多我們?cè)谡n本上沒(méi)有遇 到的問(wèn)題,比如對(duì)于這個(gè)題目,若按照自動(dòng)控制原理課本上講
10、述的方法,不僅做起來(lái) 很麻煩,而且得不到滿(mǎn)足要求的傳遞函數(shù),經(jīng)過(guò)查找資料,運(yùn)用另外一種方法,可以求岀 校正后滿(mǎn)足要求的系統(tǒng),但對(duì)于滯后超前傳遞函數(shù),又不滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)形式,諸如此類(lèi)問(wèn)題, 如果沒(méi)有通過(guò)課程設(shè)計(jì),沒(méi)有通過(guò)仿真軟件進(jìn)行仿真,是很難發(fā)現(xiàn)的。不僅如此,通過(guò)這 次的課程設(shè)計(jì),還對(duì)仿真軟件mtlb的強(qiáng)大功能有了進(jìn)一步的了解,比如繪制根軌跡、 bode圖等,這為我以后更好的應(yīng)用這款軟件奠定了基礎(chǔ)。通過(guò)本學(xué)期對(duì)自動(dòng)控制原理這門(mén)課程的學(xué)習(xí),是我對(duì)自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)有了更深的 了解,同時(shí)極大的提高了我對(duì)自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)的興趣。課堂學(xué)習(xí)主要注重于理論知識(shí),而 我們要將所學(xué)知識(shí)應(yīng)用于實(shí)際,在此階段,課程設(shè)計(jì)便是最好的選擇了,通過(guò)課程設(shè) 計(jì),我們可以溫習(xí)我們所學(xué)的理論知識(shí),同時(shí)為將理論知識(shí)運(yùn)用于實(shí)際搭建了一個(gè)很 好的平臺(tái),不僅如此,通過(guò)這次的課程設(shè)計(jì),使我知道了在當(dāng)今的信息技術(shù)如此發(fā)達(dá) 的世界中,我們必須運(yùn)用多種渠道,去學(xué)習(xí)研究。并要很好的運(yùn)用計(jì)算機(jī)和一些軟件, 只有這樣,我們才能更好地、精確地、快速地
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