燃氣調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)綜述

燃氣調(diào)理控制系統(tǒng)綜述燃氣調(diào)理控制系統(tǒng)綜述12/12燃氣調(diào)理控制系統(tǒng)綜述自動控制原理課程設(shè)計題目燃氣調(diào)治控制系統(tǒng)校正裝置設(shè)計專業(yè)電氣工程及其自動化姓名班級1106073學號指導教師職稱教授鄭州航空工業(yè)管理學院機電工程學院2014年12月燃氣調(diào)治控制系統(tǒng)校正裝置設(shè)計一、設(shè)計目的經(jīng)過本次課程設(shè)計，在進一步熟練地掌握自動控制理論基根源理，一般電學系統(tǒng)自動控制方法的基礎(chǔ)上，學會用MATLAB軟件進行系統(tǒng)的仿真與調(diào)試。二、設(shè)計要求收集和查閱有關(guān)技術(shù)資料，獨立完成所肩負的設(shè)計課題的全部內(nèi)容，初步掌握設(shè)計原則、設(shè)計方法、設(shè)計步驟和設(shè)計規(guī)范的應用；對工程設(shè)計方案進行選擇和解析；繪制設(shè)計圖；撰寫說明書。詳盡要求以下：1、依照所學控制理論知識（頻率法、根軌跡法等）進行人工設(shè)計校正裝置，初步設(shè)計出校正裝置傳達函數(shù)形式及參數(shù)；2、在MATLAB下，用simulink進行動向仿真，在計算機上對人工設(shè)計系統(tǒng)進行仿真調(diào)試，使其滿足技術(shù)要求；3、確定校正裝置的電路形式及電路參數(shù)（選作）；4、完成設(shè)計報告。三、設(shè)計內(nèi)容已知為單位反響控制系統(tǒng)的燃氣調(diào)治控制系統(tǒng)，其開環(huán)傳達函數(shù)為GKs1,用根軌跡法設(shè)計超前校正ss5s15MP%30%,裝置，使系統(tǒng)滿足最大超調(diào)量調(diào)整時間ts0.5s。四，設(shè)計思路第一依照題目中的超調(diào)量、調(diào)治時間來計算和n的范圍，再由開環(huán)傳遞函數(shù)畫出原根軌跡，依照原根軌跡進行修正，在系統(tǒng)的前向通道中串入超前校正裝置，在傳達函數(shù)中加入新的零、極點，同時計算出新的系統(tǒng)的增益，經(jīng)過一步步地計算、仿真和調(diào)試，獲取最后吻合題目要求的串通超前校正裝置。五、設(shè)計過程校正方法依照系統(tǒng)的情況，采用超前校正，根軌跡法設(shè)計超前校正的步驟以下：（1）依照要求的性能指標，確定希望主導極點的地址；（2）繪制未校正系統(tǒng)的根軌跡，若是希望的主導極點Sd在未校正系統(tǒng)根軌跡的左方，進行超前校正設(shè)計；（3）依照希望的閉環(huán)主導極點Sd來計算所需要的超前角；（4）依照算的的超前角來選擇校正裝置傳達函數(shù)的極點Pc、零點Zc以及增益k；（5）畫出校正后系統(tǒng)的根軌跡圖，檢驗閉環(huán)主導極點及其他閉環(huán)性能要求可否吻合要求。若不滿足，則合適調(diào)整零、極點的地址。1、確定希望主導極點的地址；校正計算：-由公式：MP%=e1230%，得，35%ts又：n，得n，s1由已知的Gss320s275s1，，得閉環(huán)特色方程為：s320s275s10，解得S1=-15.0067,S2=-4.9800,S3=-0.0134,因此，取，n=20，可以獲取希望極點地址；由阻尼系數(shù)三角形可以計算出：1cos60，p1,2njn12，爾后，可以計算出主導極點坐標的實部為n10，故主導極點的坐標地址為（-10，j103），s1,210j103，2、依照題目中的開環(huán)傳達函數(shù)，分別用手工繪制和MATLAB軟件畫初始根軌跡及階躍響應曲線；GK11,ss320s2ss5s1575s手工繪制根軌跡以下：Matlab根軌跡程序框圖以下：獲取的根軌跡框圖以下：MATLAB階躍響應程序框圖以下：獲取的階躍響應曲線以下：3、計算超前校正裝置滿足的超前的相角條件：由此看到原系統(tǒng)根軌跡需要加以修正，可在系統(tǒng)的前向通道中串入超前校正裝置。校正裝置的確定，應使串入超前校正裝置后的根軌跡經(jīng)過希望的閉環(huán)主導極點，也就是必定滿足相角條件Gc(sd)G0(sd)Gc(sd)G0(sd)(2k1)校正裝置產(chǎn)生的超前相角cGc(sd)(2k1)G0(sd)用以下列圖形來表示超前校正裝置零、極點應供應的超前相角。以以下列圖2所示應當指出，對于給定的c值，校正裝置的零、極點地址不是唯一的，在此常采用使系數(shù)為最大可能值得方法確定零、極點地址。則由上圖可知zcsinnsin()pcsin(c)nsin(c)則zcpcd令0d得1(2

sinsin(c)sin( )sin(c))由此確定了超前校正裝置的零、極點地址。而開環(huán)增益可經(jīng)過根軌跡幅值條件來確定。本題中，原系統(tǒng)在希望主導極點上的相角為G0(sd)1=-215|ssd，s(s5)(s15)因此，為使根軌跡經(jīng)過希望的閉環(huán)極點，超前校正裝置應在該點（sd點）上產(chǎn)生的c=35的相角。而arctan360，因此有1c2，zc4.5，pc34，故校正裝置的傳達函數(shù)為Gcs

s4.5s34。4、由幅值條件確定校正后系統(tǒng)增益為補償超前校正裝置的幅值衰減，再串入一個放大倍數(shù)為Kc的補償放大器。校正后系統(tǒng)的開環(huán)傳達函數(shù)為：GcsGossKs15s34ss5，由幅值條件求取K值：s4.5K1ss5s15s34，得：K=2807。5、繪制校正后的根軌跡及階躍響應曲線；Matlab根軌跡程序框圖以下：獲取的根軌跡框圖以下：MATLAB階躍響應程序框圖以下：獲取的階躍響應曲線以下：由MATLAB程序計算系統(tǒng)的時域性能指標：得，

Mp

1.88%30%，T0.4140.s5吻合題意s，即所設(shè)計的校正裝置滿足要求。六、設(shè)計總結(jié)經(jīng)過本次課程設(shè)計，對我收獲頗大，不但自學了MATLAB軟件，學會了畫根軌跡和一些簡單仿真，還讓我懂得理論聯(lián)系實質(zhì)的必要性和合用性。的確，我們在平時學習中缺少自主著手練習，只懂得理論，缺少合用性思想，不會把所學的知識用到平時生活中去；同時也讓我理解了如何綜合各方面因素，去設(shè)計一個可行性比較高的系統(tǒng)。自動控制原理在我們身邊可以說隨處可見，用途極廣，經(jīng)過此次課程設(shè)計，使我大概知道各種控制系統(tǒng)的工作過程及校正計算。此次課程設(shè)計對我們來說