中北大學(xué)信息商務(wù)學(xué)院自動(dòng)化專業(yè)自控原理課程設(shè)計(jì)書

1、一校正前系統(tǒng)分析由給定的性能指標(biāo)超調(diào)量小于5%，調(diào)節(jié)時(shí)間小于2.5S，可以求出開環(huán)傳遞系數(shù)K由公式求出阻尼比范圍小于0.69，在此特取阻尼比為0.6。故可知振蕩頻率=3.93。故可求出K=15.4。分別取K為1，5，10，15如下，分析系統(tǒng)>> num=1;>> den=1,10,0;>> g1=tf(num,den); >> n,d=pade(0.36,2);>> g2=tf(n,d);>> g=g2*g1;>> G=feedback(g,1);>> step(G);>> C=dcga

2、in(G)C = 1>> c,t=step(G);>> plot(t,c)>> grid>> Y,k=max(c);>> percentovershoot=100*(Y-C)/Cpercentovershoot = -0.1940>> num=5;>> den=1,10,0;>>g1=tf(num,den); >> n,d=pade(0.36,2);>>g2=tf(n,d);>>g=g2*g1;>>G=feedback(g,1);>>ste

3、p(G);>>C=dcgain(G)C = 1>> c,t=step(G);>>plot(t,c)>>gridY,k=max(c);percentovershoot=100*(Y-C)/Cpercentovershoot = -0.3039>> num=10;>> den=1,10,0;>> g1=tf(num,den); >> n,d=pade(0.36,2);>> g2=tf(n,d);>> g=g2*g1;>> G=feedback(g,1);>>

4、; step(G);>> C=dcgain(G)C = 1>> c,t=step(G);>> plot(t,c)>> grid>> Y,k=max(c);>> percentovershoot=100*(Y-C)/Cpercentovershoot = 2.0191>> num=15;>> den=1,10,0;>>g1=tf(num,den); >> n,d=pade(0.36,2);>>g2=tf(n,d);>>g=g2*g1;>>G=

5、feedback(g,1);>>step(G);>>C=dcgain(G)C = 1>> c,t=step(G);>>plot(t,c)>>grid>> Y,k=max(c);>>percentovershoot=100*(Y-C)/Cpercentovershoot = 18.4323由圖發(fā)現(xiàn)K為15時(shí)超條量小于零不滿足性能指標(biāo)，且系統(tǒng)不穩(wěn)定，故取K為10得校正前系統(tǒng)階躍響應(yīng)圖>> num=10;>> den=1,10,0;>> g1=tf(num,den);>>

6、; n,d=pade(0.36,2);>> g2=tf(n,d);>> g=g2*g1;>> G=feedback(g,1);>> step(G);>> C=dcgain(G);>> c,t=step(G);>> plot(t,c);>> grid>> Y,k=max(c);>> percentovershoot=100*(Y-C)/Cpercentovershoot =2.0191校正前伯德圖>> num=10;>>den=1,10,0;>&g

7、t;g1=tf(num,den);>> n,d=pade(0.36,2);>>g2=tf(n,d);>>g=g2*g1;>>G=feedback(g,1);>> bode(num,den);>> num=10;>>den=1,10,0;>>g1=tf(num,den);>> n,d=pade(0.36,2);>>g2=tf(n,d);>>g=g2*g1;>>G=feedback(g,1);>>bode從伯德圖中可以看出校正前相角裕度=31.

8、3°校正前奈式圖>> num=10;>>den=1,10,0;>>g1=tf(num,den);>> n,d=pade(0.36,2);>>g2=tf(n,d);>>g=g2*g1;>>G=feedback(g,1);>> nyquist(G);校正前更軌跡圖>> num=10;>>den=1,10,0;>>g1=tf(num,den);>> n,d=pade(0.36,2);>>g2=tf(n,d);>>g=g2*g

9、1;>>G=feedback(g,1);>>rlocus(G)校正前零點(diǎn)極點(diǎn)分布圖>> num=10;>>den=1,10,0;>>g1=tf(num,den);>> n,d=pade(0.36,2);>>g2=tf(n,d);>>g=g2*g1;>>G=feedback(g,1);>> pzmap(G);校正前系統(tǒng)分析>> G=tf(10,conv(1,0,1,10);>> Gm,Pm,Wcg,Wcp=margin(G)Gm = InfPm = 84

10、.3180Wcg = InfWcp = 0.9950校正前系統(tǒng)響應(yīng)圖校正前系統(tǒng)圖校正前系統(tǒng)仿真圖校正前Gm幅值裕量無窮大，且相角裕量高達(dá)84.3180°，系統(tǒng)的閉環(huán)響應(yīng)是較理想的。由上邊程序得到校正前開環(huán)截止頻率=0.995rad/s,校正后相角裕度=89.3° 設(shè)置校正裝置（1）利用已確定的開環(huán)增益K，畫出校正前系統(tǒng)的開環(huán)伯德圖，并算出校正前系統(tǒng)的幅值穿越頻率和相角裕度。這步通過MATLAB能求出。（2）確定并計(jì)算校正裝置的參數(shù)a。 利用一下公式：如果對校正后的穿越頻率已提出要求，為充分利用網(wǎng)絡(luò)最大超前相，則可選定。 從而求出a a=即可求出a，最后在校正前系統(tǒng)L()曲線

11、上計(jì)算出L()=-10所對應(yīng)的頻率，就是校正后系統(tǒng)的幅值穿越頻率，且。（3）確定校正裝置的傳遞函數(shù)。=算出T，并以此寫出校正裝置應(yīng)具有的傳遞函數(shù)為。（4）檢驗(yàn)校正后的系統(tǒng)是否滿足要求的性能指標(biāo)。開環(huán)增益K=10，校正前系統(tǒng)的幅值穿越頻率=0.995rad/s,校正后相角裕度=89.3°由校正前伯德圖可以得出校正前相角裕度=31.3°，計(jì)算得Wm=205rad/s,a=17.2T=0.00118，所以Gc(s)=1=0.02030s/1+0.00118s采用超前校正方法。校正后的系統(tǒng)分析校正后系統(tǒng)圖以及仿真圖17校正后階躍響應(yīng)圖>> num=10;>>

12、 den=1,10,0;>> g1=tf(num,den);>> n,d=pade(0.36,2);>> g2=tf(n,d);>> g3=g2*g1;g4=tf(0.02030,1,0.00118,1);>> G=g3*g4;>> step(G);>> grid校正后系統(tǒng)伯德圖>> num=10;>> den=1,10,0;>> g1=tf(num,den);>> n,d=pade(0.36,2);>> g2=tf(n,d);>> g3=

13、g2*g1;g4=tf(0.02030,1,0.00118,1);>> G=g3*g4;>> bode(G);>> grid校正后系統(tǒng)根軌跡圖>> num=10;>> den=1,10,0;>> g1=tf(num,den);>> n,d=pade(0.36,2);>> g1=tf(num,den);>> n,d=pade(0.36,2);>> g2=tf(n,d);>> g3=g2*g1;g4=tf(0.02030,1,0.00118,1);>> g

14、=g3*g4;>> G=feedback(g,1);>> rlocus(G);>> grid校正后系統(tǒng)奈氏圖>> num=10;>> den=1,10,0;>> g1=tf(num,den);>> n,d=pade(0.36,2);>> g2=tf(n,d);>> g3=g2*g1;g4=tf(0.02030,1,0.00118,1);>> G=g3*g4;>> nyquist(G);>> grid校正后系統(tǒng)零極點(diǎn)圖>> num=10;&g

15、t;> den=1,10,0;>> g1=tf(num,den);>> n,d=pade(0.36,2);>> g2=tf(n,d);>> g3=g2*g1;g4=tf(0.02030,1,0.00118,1)；>> G=g3*g4;>> pzmap(G);>> grid結(jié)論：由矯正前后階躍響應(yīng)圖圖明顯可以看出（1）加入校正裝置后，校正后系統(tǒng)的調(diào)節(jié)時(shí)間大大的減小，大大提升了系統(tǒng)的響應(yīng)速度。（2）校正后系統(tǒng)系統(tǒng)的超調(diào)量明顯減少了，阻尼比增大，動(dòng)態(tài)性能得到改善。（ 3) 校正后系統(tǒng)的上升時(shí)間減小很多，從而提升了系統(tǒng)的響應(yīng)速度。 綜上，串入超前校正裝置后，明顯地提升了系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)，增強(qiáng)了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。滿足性能指標(biāo)。 心得體會：每個(gè)一課程設(shè)計(jì)都是一個(gè)挑戰(zhàn)！ 這次的課程設(shè)計(jì)也不例外。雖然不少課本上有 提到過 MATLAB，但是我們從來都沒用過，所以得從頭開始學(xué)習(xí)如何使用這個(gè)個(gè)軟件。而自動(dòng)原理的知識學(xué)了之后也忘得差不多，又得重新復(fù)習(xí)相關(guān)的內(nèi)容。所已以做完這次驗(yàn)設(shè)計(jì)不僅讓我重新學(xué)習(xí)了自動(dòng)控制原理的一些理論知識同時(shí)也讓我學(xué)會如何應(yīng)用MATLAB這個(gè)強(qiáng)大的計(jì)算功能去理論與實(shí)際相結(jié)合。通自動(dòng)控制