轉(zhuǎn)子繞線機(jī)控制系統(tǒng)的滯后校正設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)

1、武漢理工大學(xué)自動(dòng)控制原理課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)學(xué)生姓名： 專業(yè)班級(jí)： 指導(dǎo)教師： 工作單位： 題 目: 轉(zhuǎn)子繞線機(jī)控制系統(tǒng)的滯后校正設(shè)計(jì)。 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)是要求系統(tǒng)的靜態(tài)速度誤差系數(shù)，相角裕度。要求完成的主要任務(wù): （包括課程設(shè)計(jì)工作量及其技術(shù)要求，以及說(shuō)明書(shū)撰寫(xiě)等具體要求）（1） matlab作出滿足初始條件的最小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） 前向通路中插入一相位滯后校正，確定校正網(wǎng)絡(luò)的傳遞函數(shù)。（3） 用matlab畫(huà)出未校正和已校正系統(tǒng)的根軌跡。（4） 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，列出matlab程序和matl

2、ab輸出。說(shuō)明書(shū)的格式按照教務(wù)處標(biāo)準(zhǔn)書(shū)寫(xiě)。時(shí)間安排： 任務(wù)時(shí)間（天）指導(dǎo)老師下達(dá)任務(wù)書(shū)，審題、查閱相關(guān)資料1分析、計(jì)算3編寫(xiě)程序2撰寫(xiě)報(bào)告1.5論文答辯1.5指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日 系主任（或責(zé)任教師）簽名： 年 月 日目 錄摘要.11.設(shè)計(jì)目的、要求及原理.2 1.1 設(shè)計(jì)目的.2 1.2 設(shè)計(jì)要求.2 1.3 設(shè)計(jì)原理.22. 設(shè)計(jì)分析與計(jì)算.32.1最小k值的系統(tǒng)頻域分析.32.2滯后校正函數(shù)計(jì)算.43. 用matlab畫(huà)校正前后的軌跡.73.1校正前的根軌跡.73.2校正后的根軌跡.84. 用matlab對(duì)校正前后的系統(tǒng)進(jìn)行仿真分析.10 4.1校正前系統(tǒng).104.2校正后系統(tǒng).1

3、1心得體會(huì).14致謝.14參考文獻(xiàn).15武漢理工大學(xué)自動(dòng)控制原理課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)摘 要自動(dòng)控制技術(shù)是生產(chǎn)過(guò)程中的關(guān)鍵技術(shù)，也是許多高新技術(shù)產(chǎn)品中的核心技術(shù)。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)，極大地提高了社會(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)化裝置無(wú)所不在，為人類文明進(jìn)步做出了重要貢獻(xiàn)，因此，自動(dòng)控制原理是自動(dòng)化類專業(yè)的主要技術(shù)基礎(chǔ)課之一。在控制技術(shù)需求推動(dòng)下，控制理論本身也取得了顯著進(jìn)步。從線性近似到非線性系統(tǒng)的研究取得了新的成就，借助微分幾何的固有非線性框架來(lái)研究非線性系統(tǒng)的控制，已成為目前重要研究方向之一

4、。為了實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜的控制任務(wù)首先要將被控制對(duì)象和控制裝置按照一定的方式連接起來(lái)，組成一個(gè)有機(jī)整體，這就是自動(dòng)控制系統(tǒng)。matlab目前已發(fā)展成為由matlab語(yǔ)言、matlab 工作環(huán)境、matlab 圖形處理系統(tǒng)、matlab 數(shù)學(xué)函數(shù)庫(kù)和matlab 應(yīng)用程序接口五大部分組成的集數(shù)值計(jì)算、圖形處理、程序開(kāi)發(fā)為一體的功能強(qiáng)大的系統(tǒng),這次課設(shè)用到的主要軟件就是matlab，用matlab軟件處理校正前后的圖形。關(guān)鍵字：自動(dòng)控制技術(shù)、系統(tǒng)分析、matlab、校正轉(zhuǎn)子繞線機(jī)控制系統(tǒng)的滯后校正設(shè)計(jì)1 設(shè)計(jì)目的、要求及原理1.1 設(shè)計(jì)目的 通過(guò)增加一個(gè)滯后校正裝置，確定其最適合參數(shù)來(lái)改變系統(tǒng)性能。1.

5、2 設(shè)計(jì)要求 要求系統(tǒng)的靜態(tài)速度誤差系數(shù)，相位裕度。1.3 設(shè)計(jì)原理串聯(lián)滯后校正是利用滯后網(wǎng)絡(luò)或 pid 控制器進(jìn)行串聯(lián)校正的基本原理，利用其具有負(fù)相移和負(fù)幅值的特斜率的特點(diǎn)，幅值的壓縮使得有可能調(diào)大開(kāi)環(huán)增益，從而提高穩(wěn)定精度，也能提高系統(tǒng)的穩(wěn)定裕度。在系統(tǒng)響應(yīng)速度要求不高而抑制噪聲電平性能要求較高的情況下，可以考慮采用串聯(lián)滯后校正。此外，如果待校正系統(tǒng)已具備滿意的動(dòng)態(tài)性能，僅穩(wěn)態(tài)性能不能滿足指標(biāo)要求，也可以采用串聯(lián)滯后校正以提高系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)精度，同時(shí)保持其動(dòng)態(tài)性能仍然滿足性能指標(biāo)要求。 滯后校正裝置的傳遞函數(shù)為: 它提供一個(gè)負(fù)實(shí)軸上的零點(diǎn)和一個(gè)負(fù)實(shí)軸上的極點(diǎn)。零、極點(diǎn)之間的距離由 b 值決定。

6、 由于 b 0 i=i-1 if y(i)=y1|y(i)=y2;m=i;break endendts=(m-1)*0.01title(step response)grid %繪制網(wǎng)絡(luò)如圖所示。圖7 校正前單位階躍響應(yīng)曲線圖系統(tǒng)不穩(wěn)定，性能指標(biāo)無(wú)意義4.2校正后系統(tǒng)系統(tǒng)校正后的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為： 單位負(fù)反饋閉環(huán)傳遞函數(shù)為 (6)使用matlab求校正后系統(tǒng)單位階躍響應(yīng)的性能指標(biāo)代，代碼如下：num=500*10.92,1 %系統(tǒng)傳遞函數(shù)分子多項(xiàng)式den=116.8,1753,5855,5510,500 %系統(tǒng)傳遞函數(shù)分母多項(xiàng)式s1=tf(k*n1,d1); %定義s1函數(shù)lsys=tf(num,

7、den); %定義lsys函數(shù)y,t,x=step(lsys);plot(t,y) 然后使用matlab中的lti viewer工具，在matlab提示符后,輸入ltiview，即可啟動(dòng)該圖形軟件。從file的下拉菜單中選中import選項(xiàng)選擇需要仿真的系統(tǒng)。選擇窗口中的lsys系統(tǒng)，并用鼠標(biāo)點(diǎn)擊ok。在畫(huà)面中點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵，選擇“characteristics”選項(xiàng)，再選擇“peak time”項(xiàng)可得階躍響應(yīng)曲線中的峰值時(shí)間。在畫(huà)面中點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵，選擇“characteristics”選項(xiàng)，再選擇“settling time”、“rise time”、“steady state”選項(xiàng)可得階躍響

8、應(yīng)曲線中的調(diào)節(jié)時(shí)間，上升時(shí)間,穩(wěn)態(tài)值。 通過(guò)點(diǎn)擊“edit”菜單，在彈出的下拉菜單中選擇“viewer preferences”項(xiàng)，設(shè)定階躍應(yīng)的上升時(shí)間范圍為最終穩(wěn)態(tài)值的090%，調(diào)節(jié)時(shí)間的誤差帶為2%。圖8 校正后的單位階躍響應(yīng)曲線階躍響應(yīng)系能指標(biāo)：上升時(shí)間tr = 1.75s 峰值時(shí)間tp =4.34s 調(diào)節(jié)時(shí)間ts =17.7s 峰值幅值h（tp）=1.07 穩(wěn)態(tài)值 h()= 1 超調(diào)量 心得體會(huì) 在整個(gè)課設(shè)學(xué)習(xí)的過(guò)程中，通過(guò)查詢相關(guān)資料，同學(xué)們相互之間交流，學(xué)到了很多課堂上學(xué)習(xí)不到的知識(shí)。同時(shí)使我認(rèn)識(shí)到平時(shí)所學(xué)知識(shí)的重要性、必要性、實(shí)用性，增強(qiáng)了學(xué)習(xí)知識(shí)的興趣、欲望。 matlab這軟

9、件在之前的基礎(chǔ)強(qiáng)化訓(xùn)練中有接觸過(guò)，但是之前做的是電路分析。學(xué)習(xí)自動(dòng)控制原理這門(mén)課的時(shí)候，也有少量接觸過(guò)，但是這次單獨(dú)的課程設(shè)計(jì)讓我真正有了自己去設(shè)計(jì)的感覺(jué)，只給一個(gè)不完善的系統(tǒng)，通過(guò)分析，充分應(yīng)用matlab來(lái)改善其性能。其中用的最多的就是頻域分析和根軌跡分析，而且通過(guò)比較，我能充分感受到matlab軟件的強(qiáng)大及便捷。這次課設(shè)并不是很難，用到的知識(shí)在自動(dòng)控制原理中基本都提到，所以對(duì)于我自身來(lái)說(shuō)，難度不大，但是我個(gè)人覺(jué)得，我應(yīng)該利用這次機(jī)會(huì)更深入了解matlab軟件以及其常用應(yīng)用指令；另外，針對(duì)自動(dòng)控制系統(tǒng)的分析，我應(yīng)該從更高程度去理解系統(tǒng)分析的意義及常用方法，這對(duì)于自動(dòng)化專業(yè)的學(xué)生來(lái)說(shuō)，應(yīng)該是

10、打好基礎(chǔ)的過(guò)程，應(yīng)該充分重視。總之，通過(guò)這次實(shí)用性的課程設(shè)計(jì)，使我對(duì)matlab的功能有了更深的認(rèn)識(shí)，為我以后做課程設(shè)計(jì)積累了經(jīng)驗(yàn)，并鍛煉了我的自主學(xué)習(xí)和獨(dú)立思考，融匯各學(xué)科知識(shí)的能力，也讓我體會(huì)到了將來(lái)走上工作崗位工作的不容易，所以我一定要更加努力地學(xué)習(xí)理論知識(shí)，以及增強(qiáng)我的動(dòng)手能力，為將來(lái)打下基礎(chǔ)。致謝 自控課設(shè)結(jié)束了，在此，我要衷心感謝xx老師對(duì)我的指導(dǎo)和教誨，還有我的同學(xué)們對(duì)我的熱心幫助。沒(méi)有你們的幫助，我不會(huì)這么快的理解和解決滯后校正的設(shè)計(jì)，所以在此表示衷心的感謝。感謝老師您課前的耐心指導(dǎo)，建議老師在以后的強(qiáng)化訓(xùn)練中有更多的交流，能進(jìn)行所需軟件使用的講解，這更能激發(fā)我們的興趣。參考文獻(xiàn)1 王萬(wàn)良.自動(dòng)控制原理m.北京：高等教育出版社，2008.2 胡壽松.自動(dòng)控制原理m.北京：第五版，科學(xué)出版社，2007.3 黃堅(jiān).自動(dòng)控制原理及其應(yīng)用m.北京：高等教育出版社，2009.4 趙景波.matlab控制系統(tǒng)仿真與設(shè)計(jì)m.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010.5 黃忠霖.控制系統(tǒng)matlab計(jì)算及仿真實(shí)訓(xùn)m.北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2006.本科生課程設(shè)計(jì)成績(jī)?cè)u(píng)定表姓 名何金盛性 別男專業(yè)、班級(jí)自動(dòng)化0906班課程設(shè)計(jì)題目：轉(zhuǎn)子繞線機(jī)控制系統(tǒng)的滯后校正設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)答辯或質(zhì)疑記錄：成績(jī)?cè)u(píng)定依據(jù)：評(píng)