I型三階系統(tǒng)的典型分析與綜合設計解讀

1、成績_自動控制原理課程設計報告題目I型三階系統(tǒng)的典型分析與綜合設計系 別專業(yè)名稱 班 級學 號姓 名指導教師 重慶郵電大學移通學院自動化系制2013年12月摘要：在科學技術高速發(fā)展的今天，自動控制技術已經廣泛的運用與制造 業(yè)，農業(yè)，交通，航空航天等眾多部門，極大地提高了社會勞動生產率，改善了 人們的勞動環(huán)境，豐富和提高了人民的生活水平。在今天的社會中，自動化裝置已經無所不在，為人類文明進步做出了重要的貢獻。自動控制原理的課程設計是 檢驗我們學過只是扎實程度的好機會，也讓我們的知識體系更加系統(tǒng)，更加完善。 在不斷學習新知識的基礎上得到動手能力的訓練，啟發(fā)創(chuàng)新思維及獨立解決實際 問題的能力，提高設

2、計，裝配，調試能力。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.關鍵字：系統(tǒng)分析性能指標系統(tǒng)校驗

5、設計系統(tǒng)Keywords: System Performanee Analysis System Design SystemCalibrati on目錄一、系統(tǒng)說明（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13參考文獻14重慶郵電大學移通學院自動控制原理課程設計（簡明）任務書一、設計題目：1型三階系統(tǒng)的典型分析與綜合設計二、系統(tǒng)說明：設單位反饋系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)為Go（S）k，試設計串聯(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，當原系統(tǒng)的性能不滿足設計要求

6、時，則進行 系統(tǒng)校正。b）利用頻率法綜合系統(tǒng)：（1）畫出串聯(lián)校正結構圖，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）畫出校正后的系統(tǒng)的Bode圖，并校驗系統(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（驗證）實驗；四、課程設計報告：a）課程設計計算說明書一份；b）原系統(tǒng)組成結構原理圖一張（自繪）；c）系統(tǒng)綜合前后的模擬圖各一張（附實驗結果圖）；d）封面裝幀成冊；、系統(tǒng)說明(概述)1. 設計目的(1) 掌握自動控制原理課程中所學的理論知識(2) 掌握反饋系統(tǒng)的基本理論和方法，對工程系統(tǒng)進行全面分析(3) 掌握控

7、制系統(tǒng)的設計與校正方法(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、功能特性說明(1) 積分環(huán)節(jié)輸入量與輸出量成積分關系的環(huán)節(jié)，簡稱為積分環(huán)節(jié)。其特點： 輸入量與輸出量的積分成正比例，當輸入消失，輸出保持不變，具有 記憶功能，積分環(huán)節(jié)收到擾動自身無法達到穩(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，且輸出響應需要一定時間 后達到穩(wěn)態(tài)值，因此稱為一階慣性環(huán)節(jié)。其特點：輸出信號對 輸入信號的響應存在慣性(輸入信號階躍加入后，輸出信號不 能突然變化，只能隨著時間增加逐漸變化)。4. 設計基本要求(1) 要求輸出等于給點輸入所要求的期望輸出值。(2) 要求輸出盡量不收擾動的影響。(3) 衡量一個系統(tǒng)是否完成以上兩點，把要求劃為穩(wěn)，快，準評價5. 設計指標設定：輸入為 r(t)二a+bt (其中:a=10 b=20);在保證靜態(tài)指標KV -70的前提下；要求動態(tài)期望指標：(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因為Kv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.動態(tài)性能分析超調量M p和調節(jié)時間tsG0（S）二ks(1 0.1s)(1 0.02s)ks(1 0.1s)s2 2 ns n2 = s2 10s 10kK=20=4 =102-儀超調量二 %=e100% : 68.5%調節(jié)時間ts=（3L4）丄 “0.60.8超調量不滿足要求二%乞20%三、系統(tǒng)綜合1.利用期望指標繪制Bode圖2.設計校正規(guī)律和校正裝置（電路圖、裝置參數(shù)）3. 系統(tǒng)綜合過程表達（Bode圖上）諧振峰值：Msin、,TT超調量 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確定兩轉折頻率 W1Wc =5.012W2 二Wc= 109.1補償增益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)的單位階躍響應曲線總結自動控制原理課程設計結束了，個人感覺自己又學到了好多以前不 知道的東西，收獲很多。在馬老師的指導下，我們的課程設計完成得很順利。通 過本次課程設計，我不但復習了知識，也更加深刻的理解了公式的意義， 堅實了 許多模棱兩可的知識點，認識掌握了多種數(shù)學辦公軟件的操作和運行。課程設計 的時間雖然很短，但是使我受益匪淺，我知道了積極參與，充滿熱情，敢于動手 地做一件事，才能學