一个大功率随动系统的分析.pdf

课 程 设 计 任 务 书1．设计目的：1、加深对自动控制原理课程中，控制系统校正方法的理解2、锻炼学生的分析问题，解决问题，查阅资料，以及综合应用知识的能力2．设计内容和要求（包括原始数据、技术参数、条件、设计要求等）：一个大功率随动系统如图所示其中，自整角机、相敏放大 1007.0525.1)(1ssG，可控硅功率放大 100167.040)(2ssG，执行电机19.00063.098.23 )(23sssG，拖动系统 19.01 )(4ssG，减速器 ssG1.0 )(53．设计工作任务及工作量的要求〔包括课程设计说明书(论文)、图纸、实 物样品等〕：1、画出未校正系统的Bode 图，分析系统是否稳定2、对系统进行超前-滞后串联校正，要求校正后的系统满足指标：（1）在单位斜坡信号输入下，系统的速度误差系数Kv=600s-1（2）相角稳定裕度PM>40o（3）系统对阶跃响应的超调量 50s-13、计算校正后系统的剪切频率cp 和穿频率cs 4、给出校正装置的传递函数，和相应的校正网络的电路图及参数5、分别画出系统校正前、后的开环系统的奈奎斯特图，并进行分析6、分别画出系统校正前、后的的根轨迹图7、应用所学的知识分析校正器对系统性能的影响（自由发挥）R(s) G1(sC(s) G2(sG3(s) G4(sG5(s) 大功率随动系课 程 设 计 任 务 书4．主要参考文献：[1] 王划一主编，自动控制原理，国防工业出版社，2008 年 6 月[2] 谢克明主编，自动控制理原理，电子工业出版社，2010 年 5 月[3] 薛定宇主编，控制系统计算机辅助设计及MATLAB 语言及应用，清华大学出版社，1996 年 6 月[4] 绪方胜彦著，卢伯英等译，现代控制工程，科学出版社，1981 年 12 月[5] 孙德宝主编，自动控制原理，化学工业出版社，2002 年 7 月5．设计成果形式及要求：1、做同一个题目的学生，所采用的设计方法或参数不能完全相同。

2、设计报告要写出详细的设计步骤和结果，并按照题目要求的顺序书写（手写、打印均可）6．工作计划及进度：2011 年 2 月 21 日 ~ 3 月 3 设计2007 年3 月 4 日答辩系主任审查意见：签字：年月日1、画出未校正系统的Bode图，分析系统是否稳定解： .(1)系统程序代码如下：(2)由开环传递函数可知P=0 N=1 N=0 R=N-N=-1Z=P-2R=2 所以开环系统不稳定2、对系统进行超前-滞后串联校正，要求校正后的系统满足指标：（1）在单位斜坡信号输入下，系统的速度误差系数Kv=600s-1（2）相角稳定裕度PM>40o（3）系统对阶跃响应的超调量 50s-1解： （1）滞后校正（2）超前校正由图得 wc=45rsd/s时， L（wc ）=-29.7dB，由 -29.7+10lga=0求得 a=933.254由w1=wc/a =1.473，w2=a *wc=1374.3；代入公式Gc2 （s）= )2/1()1/1(wsws得超前校正器的传递函数为：Gc2 （s）= ss00072.016789.01（3 ）可得校正后的传递函数G(s)= )100072.0(*)15.1(*)19.0(*)19.00063.0(*)100167.0(*)1007.0(*)6789.01(*)11667.0(*6.5992sssssssss程序运行后由校正后系统的单位阶跃给定响应曲线及其性能指标：超调量M%=35% PM=42.4o（满足各项指标）3、计算校正后系统的剪切频率cp 和穿频率cs .解：由图可知剪切频率cp=55rad/s和穿频率cs=106rad/s 4、给出校正装置的传递函数，和相应的校正网络的电路图及参数解（ 1）校正后的传递函数G（s）= )100072.0(*)15.1(*)19.0(*)19.00063.0(*)100167.0(*)1007.0(*)6789.01(*)11667.0(*6.5992sssssssss（ 2）电路图5、分别画出系统校正前、后的开环系统的奈奎斯特图，并进行分析.解： （ 1）画出系统校正前、后的开环系统的奈奎斯特图（2）分析：由图可以看出，校正前是绕（-1 ，0j ）1 圈，即 R=1 ，由奈氏判据得，p=0所以 Z 不等于 0，闭环系统不稳定。

校正后的奈氏曲线未绕（-1 ，0j ）点， R=0 ，则 Z 等于 0，闭环系统稳定6 分别画出系统校正前、后的的根轨迹图解：7、应用所学的知识分析校正器对系统性能的影响（自由发挥）解：当未校正系统不稳定，且要求校正后系统的响应速度，相角裕度和稳态精度较高时，以采用串联滞后—超前校正为宜超前校正利用其超前校正相位特性，获得系统所需的超前相位量，故可以改善系统稳定裕度，而超前改变稳定裕量较小，有时要采取两次超前校正滞后校正是其的高频衰减特性，使幅值穿越频率下降，从而提高相位裕度可以降低高频噪音滞后- 超前校正使其超前部分来增加系统的相角裕度，同时其滞后部分来改善系统的稳定裕度。