三阶随动系统串联校正的频率

1、重庆邮电大学移通学院本科毕业设计（论文）编 号：_审定成绩：_ 毕 业 设 计 （论 文）设计（论文）题目:_ 三阶随动系统串联校正的频率 _ 特性法设计及仿真研究_单 位（系别）：_自动化系_ 学 生 姓 名：_ 陈海龙_专 业：_电气工程及其自动化_班 级：_ 05111106_学 号：_ 0511110629_指 导 教 师：_汪纪锋_答辩组负责人：_填表时间： 20 15 年 6 月重庆邮电大学移通学院教务处制重庆邮电大学移通学院毕业设计(论文)任务书设计(论文)题目 三阶随动系统串联校正的频率特性法设计及仿真研究 学生姓名 陈海龙 系别自动化系 专业电气工程及其自动化 班级 05111106 指导教师 汪纪峰 职称 教授 联系电话 42871150 教师单位 自动化系 下任务日期_2014 _年_12_月_ 20_ 日 主 要 研 究 内 容 、 方 法 和 要 求 研究典型的型3阶线性系统性能及综合设计，以达到使该系统满足工程实际性能指标的要求。基本要求：1 运用经典控制理论中的频率特性法，分析给定的典型的型3阶线性系统基本特性；2 运用串联校正方法，提出改善系统性能特性满

2、足性能指标要求的设计方案；3 应用MATLAB/SIMULINK（或物理模拟）对设计系统进行仿真验证。 进 度 计 划第4周第6周：完成系统建模，性能分析；第7周第10周：按性能指标提出校正设计方案；第11周第14周：完成原系统及校正后系统仿真研究，并作比较研究；第15周第17周：撰写论文、修改论文，完成答辩。 主 要 参 考 文 献1. 汪纪峰、党晓圆，现代控制理论，人民邮电出版社，2013.11；2. 郑大钟，线性系统理论（第2版），清华大学出版社，2008.04；3. Chi-Tsong Chen,Linear System Theory and Design，HOLT.RINEHART AND WINSTON，2001.03；4. 刘向群，自动控制元件，北京航空航天大学出版社，2001.08；5. 熊晓君自动控制原理实验教程（硬件模拟与MATLAB仿真），机械工业出版社，2009.01；6. 相关学术期刊等。指导教师签字： 汪纪峰 年 月 日教研室主任签字： 年 月 日备注：此任务书由指导教师填写，并于毕业设计(论文)开始前下达给学生独立撰写，并于毕业设计(论文)开始后一周内完

3、成。重庆邮电大学移通学院毕业设计任务书（简明）技术资料一、设计题目：题目16三阶随动系统串联校正的频率特性法设计及仿真研究二、系统说明：设三阶系统开环结构如下 三、系统参量：校正前：系统输入信号：r（t）；系统输出信号：y（t）；校正后：系统输入信号：u（t）；系统输出信号：y（t）；四、设计指标：1. 设定：在输入为r（t）=u（t）=a+bt，（其中：a=4，b=1sec. ）2. 在保证静态速度误差系数=30 1sec.的前提下，其动态期望指标： ； 。五、设计要求：基于频率特性法，试设计一个串联校正闭环系统（如图示），以满足系统设计指标。Gc（s）Gp（s） 重庆邮电大学移通学院 自动化系 指导教师： 汪纪峰 2014.12摘 要自动控制技术不仅广泛应用于工业控制中。而且在军事、农业、航空、航海、核能利用等领域也发挥着重要作用，已经成为现代生产生活中不可缺少的部分。而在控制系统中设计分析系统的方法很多，主要有根轨迹法，频域法，状态变量法及其设置观测器法等。本文主要讨论的系统是三阶随动系统，通过串联校正的频率特性法来使其达到预期的性能指标，最后应用MATLAB/SIMULINK（

4、或物理模拟）对设计系统进行仿真验证。频率法校正是基于频率特性的方法来作系统校正，他与根轨迹校正一样，可以通过频率法校正来实现校正所要求的动态性能与稳定性能，所不同的是，在频率法校正中，校正所依据的是给定的频域性能指标。在控制系统的分析与综合设计中，首先要建立系统的数学模型。控制系统的数学模型是描述系统内部的物理量（或变量）之间关系的数学表达式。在自动控制理论中，数学模型有多种形式。时域中常用的数学模型有微分方程，差分方程和状态方程；复频域中有传递函数，结构图；频域中有频域特性；S平面的根轨迹特性等。【关键词】自动控制 三阶 MATLAB/SIMULINKABSTRACTAutomatic control technology is not only widely used in industrial control. And in military, agriculture, aviation, marine, nuclear energy also plays an important role, has become a modern production indispensabl

5、e part of life. The design and analysis system in the control system in many ways, mainly root locus method, frequency domain method, the state variable method and set observer method. This article focuses on the system third-order servo system, through a series of frequency characteristic correction method to reach the desired performance. Finally MATLAB / SIMULINK (or physical analog) design system simulation.Frequency correction method is based on the method used to make the system frequency

6、characteristic correction, he and root locus correction, as can be achieved by correcting frequency method of dynamic performance and stability required for calibration, the difference is in the frequency correction method, the correction It is based on a given frequency domain performance.In the analysis and synthesis design of control systems, the first to establish a system of mathematical models. Mathematical model of the control system is to describe the mathematical expression of the relat

7、ionship between physical quantities within the system (or variable). Automatic control theory, mathematical model has many forms. The mathematical model used in the time domain have differential equations, differential equations and the equation of state; there is the complex frequency domain transfer function block diagram; the frequency characteristics in the frequency domain; root locus characteristics S plane and the like.【Key words】Automatic control third-order MATLAB/SIMULIN前 言自动控制，就是在没有人参

8、与的情况下，通过控制器或者控制装置来控制机器或者设备等物理装置，使得机器设备的受控物理量按照希望的规律变化，达到控制的目的。对于一个控制系统首要的要求是系统的绝对稳定性。否则系统无法正常工作，甚至可能导致设备毁坏，造成重大损失。在系统稳定的前提之下，要求系统的动态性能和稳态性能都要好。系统的动态性能和稳态性能都是由相应的性能指标来描述的，对于系统的性能要求可以简要概括为：响应动作要快，动态过程要平稳，跟踪值要准确。在自动控制系统中，按阶数分类，可以分为一阶，二阶，高阶等。在本次设计中主要涉及到线性定常三阶系统。控制系统的校正问题，是自动控制系统设计理论的重要分支，也是具有实用意义的一种改善系统性能的手段与方法。系统的设计问题，传统的提法是根据给定的被控对象和自动控制的基本要求，单独进行控制器的设计，使得控制器与被控对象组成的系统，能够较好的完成不可改变的部分。但是近代控制系统的设计问题已经突破了上述的传统观念，例如，近代的不稳定飞行对象的设计，就是事先考虑了控制的作用，亦即控制对象不是不可改变的部分了，而是对象与控制器进行的一体化的设计。系统的校正问题，是一种原理性的局部设计。问题的提法是在系统的基本部分，通常是对象、执行机构和测量元件等主要部件，已经确定的条件下，设计校正装置的传递函数和调整系统放大系数。使系统的动态性能指标满足一定的要求。这一原理性的局部设计问题通常称为系统的校正或动态补偿器设计。由于校正方式加入系统的方式不同，所起的作用不同，名目众多的校正设计问题或动态补偿器设计问题，成了控制理论中一个极其活跃的领域，而且它是最有实际应用意义的。第一章 系统的简介第一节 线形控制系统 当系统中各组成环节或元件的状态或特性可以用线性微分方程（或线性差分方程）来描述时，称这种这种系统为线性控制

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