自动控制原理课程设计超前校正.doc

作者：王冠博专业：自动化学校：大连海洋大学一.课程设计题目已知单位反馈系统开环传递函数如下：试设计超前校正环节，使其校正后系统的静态速度误差系数，相角裕度为45度，并绘制校正前后系统的单位阶跃响应曲线，开环Bode图和闭环Nyquist图二.课程设计目的1.通过课程设计使学生更进一步掌握自动控制原理课程的有关知识，加深对内涵的理解，提高解决实际问题的能力2.理解自动控制原理中的关于开环传递函数，闭环传递函数的概念以及二者之间的区别和联系3.理解在自动控制系统中对不同的系统选用不同的校正方式，以保证得到最佳的系统4.理解在校正过程中的静态速度误差系数，相角裕度，截止频率，超前(滞后)角频率，分度系数，时间常数等参数5.学习MATLAB在自动控制中的应用，会利用MATLAB提供的函数求出所需要得到的实验结果6.从总体上把握对系统进行校正的思路，能够将理论操作联系实际、运用于实际三.课程设计要求1.认真查阅资料；2.遵守课程设计时间安排；3.按时上机，认真调试程序；4.认真书写报告四.课程设计内容1.设计思想首先确定其K值，调用MATLAB函数算出截止频率和相角裕度并通过MATLAB绘制校正前的单位阶跃响应曲线，开环Bode图和闭环Nyquist图。

之后在Bode图上选取新的截止频率并算出超前网络参数a和T并写出新的传递函数最后，通过MATLAB绘制校正后的单位阶跃响应曲线，开环Bode图和闭环Nyquist图2.设计步骤(1)已知给定的系统为Ⅰ型系统，其静态速度误差系数，题目要求校正后系统的静态速度误差系数，取调用MATLAB函数：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 相位穿越频率Wcp=3.7373 幅值穿越频率①使用simulink绘制校正前单位阶跃响应曲线②绘制校正前开环Bode图G=tf(6,conv(conv([1 0],[0.1 1]),[0.3 1]));bode(G);grid on③绘制校正前闭环Nyquist图num=[6];den=[0.03 0.4 1 6];G=tf(num,den);nyquist(G);grid on(2)采用串联超前矫正，根据，试在Bode图上取剪切频率为6.86的点，此时等式=10，求出a=10,根据求出T=0.046097,再根据G(s)=求出超前传递函数为G(s)=，所以系统矫正之后的开环传递函数为G(s)G(s)=调用MATLAB函数：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 新的幅值裕度Pm=46.4901 新的相角裕度Wcg=15.9019 新的相位穿越频率Wcp=6.8431 新的幅值穿越频率矫正之后的相角裕度为46.4901度，满足要求。

①使用simulink绘制校正后单位阶跃响应曲线②绘制校正后开环Bode图G=tf(conv([0.46097 1],6),conv(conv(conv([1 0],[0.1 1]),[0.3 1]),[0.046097 1]));bode(G);grid on③绘制校正后闭环Nyquist图num=[2.766 6];den=[0.001383 0.04844 0.4461 3.766 6];G=tf(num,den);nyquist(G);grid on(3)综合figure(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=[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.课程设计总结这次课设总体感觉没有上次的MATLAB课设难，因为上次的是毫无头绪，而这次却有了校正前的思路，至于校正后，需要钻研一番。

矫正的重点无非就是开环增益、剪切频率、相角裕度的选取与计算这其中也遇到了许许多多的问题，经查找资料与同学探讨也同样克服了许许多多的问题其实主要的问题无非两点：对矫正系统的不熟悉；对MATLAB函数的不熟悉经过一周的课设，理论联系实际，我不光复习了单位阶跃响应曲线，Bode图和Nyquist图，也同样了解了超前矫正的相关内容，受益良多唯一的不足便是课设的时间很紧，因为我们不光要考英语四六级，也同样即将进行期末考试，压力很大啊……..六.参考文献【1】李盛德 MATLAB程序设计与应用 大连海事大学出版社【2】丁涛，张孟喜 MATLAB实用教程 北京交通大学出版社【3】孟华 自动控制原理 国防工业出版社【4】郭平 自动控制原理 中国电力出版社【5】黄忠霖 自动控制原理的MATLAB实现 国防工业出版社 1。