自動控制原理課程設計報告參考

1、資料.目錄 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark4 o Current Document 1初始條件1 HYPERLINK l bookmark6 o Current Document 2要完成的任務1 HYPERLINK l bookmark8 o Current Document 3設計方案1 HYPERLINK l bookmark10 o Current Document 4分析與計算2 HYPERLINK l bookmark12 o Current Document 4.1計算校正后系統(tǒng)的傳遞函數(shù)2 HYPERLINK l bookmark18 o

2、Current Document 4.2繪制根軌跡5 HYPERLINK l bookmark14 o Current Document 43仿真，階躍響應7 HYPERLINK l bookmark16 o Current Document 4.3.1校正前系統(tǒng)的階躍響應7 HYPERLINK l bookmark20 o Current Document 4.3.2校正后系統(tǒng)的階躍響應8 HYPERLINK l bookmark22 o Current Document 5小結(jié)9 HYPERLINK l bookmark24 o Current Document 參考文獻11自動控制原理課

3、程設汁說明書轉(zhuǎn)子繞線機控制系統(tǒng)的串聯(lián)滯后 超前校正設計1初始條件已知轉(zhuǎn)子繞線機控制系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù):5(5 + 5)(5 +10)要求系統(tǒng)的靜態(tài)速度誤差系數(shù)KaI5s“，60o2要完成的任務1、MATLAB作出滿足初始條件的最小K值的系統(tǒng)伯德圖，計算系統(tǒng)的幅值裕度和相 位裕度。2、前向通路中插入一滯后超前校正裝責，確定校正網(wǎng)絡的傳遞函數(shù)。3、用Matlab畫岀未校正和已校正系統(tǒng)的根軌跡。4、用Matlab對校正前后的系統(tǒng)進行仿真分析，畫岀階躍響應曲線，計算其時域性 能指標O5、課程設計說明書中要求寫清楚計算分析的過程，列岀MATLAB程序和MATLAB 輸岀。3設計方案根據(jù)要求設計滯后超前校

4、正裝責，確定各參數(shù)值，通過motlob對校正后系統(tǒng)編程分 析，最終確定滿足要求的傳遞函數(shù)，并通過motlob繪制系統(tǒng)的bode圖、根軌跡以及通 過SimUIink對系統(tǒng)進行階躍函數(shù)的仿真，計算時域指標。4分析與計算4.1計算校正后系統(tǒng)的傳遞有初始條件可知，系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)是：G(S) =K5(5 + 5)(5 + 10),要求校正后的速度誤差系數(shù)K 15,首先將傳遞函數(shù)化簡成標準形式，可得到：G(S)=K/505(0.25 + 1)(0.15 + 1)IC根據(jù)速度誤差系數(shù)公式kv =-7zr可得到：K二750,則開環(huán)傳遞函數(shù)為: SG(S) =155(0.25 + 1)(0.15 + 1)令

5、S=Jw,帶入到上式,得到:G(Jw)=,&Z - 90 arctan.2vv arctan.lvvWyI 1 + 0.04vv2 Jl+ 0.0 Im，利用mtlb求解系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)的相角裕度和截止頻率，以下是程序：K 二750;G=zpk(LO -5-10,K) bode(G);grid;hzrzwxzwc=mrgi(G)可得到相角裕度r= 2.3353e-005,截止頻率叭=7.07rods,穿越頻率VvA.=7.07rads,幅 值裕度h=l0以下是運用matlab得到的bode Kl:圖4校正前系統(tǒng)的bode圖51:50OoO O 55 9 31 - 1O 5 Q8 2 7-1-2

6、2(6 3P)接下來計算之后超前網(wǎng)絡的傳遞函數(shù)，令叫 二叫，VVV=7, VVn =0.01 VVC =0.071=Oj VV. =0.7,叫=22,繪制校正前后的對數(shù)幅頻漸近特性曲線：mgzphsezw=bode(g 1) margi(gl) 行后得： r 二 607BOde Di&gram Gnn = 28.8 d(at 21.4 radec). Pm = 60.7 deg (at 1.62 radfeec)BOde圖如下：WO500-50-100-150-90-135-180225270Y-2JOI2310 10 10 10 10 10 10FreqUenCy (radec)圖4-3校正

7、后系統(tǒng)的bode圖4.2繪制根軌跡校正前系統(tǒng)根軌跡程序：um=lde=cov(conv(LO4b5)4UO)rlocus( nunden)title,校正前系統(tǒng)根軌跡圖)校正前系統(tǒng)根軌跡因-25-20-15-10-5Real AXiS0510_ _ OOSO 50505 0-32 II -Il 2 圖4-4校正前系統(tǒng)根軌跡校正后系統(tǒng)根軌跡程序： n=l 0.7; d=l 44.07 487.08 33.88； gl=tf( n,d);rlocus(gl);-5ROot LOCUS-20-15-10Real AXiS5 4 3 2 O 鄧-225圖4-5校正后系統(tǒng)根軌跡程序43仿貢，階躍響應4.

8、3校正前系統(tǒng)的階躍響應通過SimUlink構(gòu)造校正前系統(tǒng)模型，如下所示：圖4-6校正前系統(tǒng)模型仿真結(jié)果如下圖所示，由圖可知，系統(tǒng)的峰值時間tp=.5s1系統(tǒng)不穩(wěn)定。圖47校正前系統(tǒng)的階躍響應曲線4.3.2校正后系統(tǒng)的階躍響應通過SimUlink構(gòu)造校正后系統(tǒng)模型，如下所示:圖4-8校正后系統(tǒng)模型仿真結(jié)果如下圖所示：由圖可知，校正后系統(tǒng)的峰值時間,=3s,最大值q=1.2,h -h終值=L調(diào)節(jié)時間G =5s,根據(jù)超調(diào)量公式5=- X100%可得到超調(diào)量J =20% O圖4-9校正后系統(tǒng)的階躍響應曲線通過對系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)的校正，可以看出，校正之后系統(tǒng)最終趨于一個穩(wěn)定的值， 而不像校正之前的程發(fā)散

9、狀態(tài)。從bode圖可以看到，校正后系統(tǒng)的相角裕度為60.7度, 靜態(tài)速度誤差系數(shù)為15,均滿足題目要求，由此可以看出，串入的滯后超前傳遞函數(shù)達到 了預期的要求。5小結(jié)自動控制技術已廣泛應用于制造業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通、航空及航天等眾多產(chǎn)業(yè)部門， 極大的提高了社會勞動生產(chǎn)率，改善了人們的勞動條件，豐富和提高了人民的生活水 平。在今天的社會生活中，自動化裝責無所不在，為人類文明進步做出了重要貢獻。我所做的題目是轉(zhuǎn)子繞線機控制系統(tǒng)的串聯(lián)滯后-超前校正設計，對于滯后超前校正， 理論知識很容易理解，但真正的要去解答實際問題，總是會遇到很多我們在課本上沒有遇 到的問題，比如對于這個題目，若按照自動控制原理課本上講

10、述的方法，不僅做起來 很麻煩，而且得不到滿足要求的傳遞函數(shù)，經(jīng)過查找資料，運用另外一種方法，可以求岀 校正后滿足要求的系統(tǒng)，但對于滯后超前傳遞函數(shù)，又不滿足標準形式，諸如此類問題， 如果沒有通過課程設計，沒有通過仿真軟件進行仿真，是很難發(fā)現(xiàn)的。不僅如此，通過這 次的課程設計，還對仿真軟件mtlb的強大功能有了進一步的了解，比如繪制根軌跡、 bode圖等，這為我以后更好的應用這款軟件奠定了基礎。通過本學期對自動控制原理這門課程的學習，是我對自動化專業(yè)有了更深的 了解，同時極大的提高了我對自動化專業(yè)的興趣。課堂學習主要注重于理論知識，而 我們要將所學知識應用于實際，在此階段，課程設計便是最好的選擇了，通過課程設 計，我們可以溫習我們所學的理論知識，同時為將理論知識運用于實際搭建了一個很 好的平臺，不僅如此，通過這次的課程設計，使我知道了在當今的信息技術如此發(fā)達 的世界中，我們必須運用多種渠道，去學習研究。并要很好的運用計算機和一些軟件, 只有這樣，我們才能更好地、精確地、快速地