自控課程設(shè)計(jì)

1、<p>　　《自動控制原理》課程設(shè)計(jì)報(bào)告</p><p>　　班 級 </p><p>　　姓 名 </p><p>　　學(xué) 號 </p><p>　　2012 年 12 月 22 日</p><p><b>　　設(shè)計(jì)題目：&l

2、t;/b></p><p>　　11、設(shè)單位反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為</p><p>　　若要求校正后系統(tǒng)的相角裕度為50°，幅值裕度為30～40(dB)，試設(shè)計(jì)串聯(lián)校正裝置。</p><p><b>　　設(shè)計(jì)內(nèi)容：</b></p><p>　　由于開環(huán)傳遞函數(shù)為，通過MATLAB得到未校正時系統(tǒng)的Bod

3、e圖如圖一所示：</p><p>　　由Bode圖可知未校正系統(tǒng)的剪切頻率ωc=12.1rad/s，相應(yīng)的相角裕量r=-14.8°，幅值裕度kg=-5.6dB。由此可知系統(tǒng)不穩(wěn)定。若串入超前校正，雖然可以增大相角裕量，幅值裕量卻無法滿足。因此可以用超前或滯后校正。</p><p>　　現(xiàn)在先用滯后-超前方法進(jìn)行校正：</p><p>　　由圖可知，未校正系

4、統(tǒng)在ω=ωc=8.86s-處L(ω) 5.6dB，為使校正后系統(tǒng)剪切頻率為8.86s-1，校正裝置在此處應(yīng)產(chǎn)生-5.6dB的增益，在ωc =8.86s-1，L(ωc)＝－5.6dB點(diǎn)處做一條斜率為+20dB/dec的直線，該直線與0分貝線交點(diǎn)即為超前校正部分的第二個轉(zhuǎn)折頻率，則由斜率公式可得：</p><p><b>　　解得：</b></p><p>　　選取，即超

5、前部分的傳遞函數(shù)為：。</p><p>　　為補(bǔ)償超前校正帶來的幅值衰減，串入放大器，Kc=α=10。 </p><p><b>　　滯后校正部分的參數(shù)</b></p><p>　　為使滯后部分對剪切頻率附近的相角影響不大，選擇滯后校正部分的第二個轉(zhuǎn)折頻率為：.取，則.</p><p>　　則滯后部分的傳遞函數(shù)： 。&l

6、t;/p><p>　　滯后－超前校正裝置的傳遞函數(shù)：</p><p>　　此傳遞函數(shù)的Bode圖為：</p><p>　　校正后，.很明顯幅值裕度不能滿足要求，又因?yàn)榻?jīng)調(diào)節(jié)時對幅值裕度影響較小，而對相角裕度影響較大，所以滯后-超前不能滿足校正要求。</p><p><b>　　下面用滯后校正法：</b></p>

7、<p>　　（1）選擇一新的幅值穿越頻率點(diǎn)ωc2，使得在ω=ωc2處原系統(tǒng)的相位滯后量為：</p><p><b>　　即 </b></p><p><b>　　解得 </b></p><p>　　則在時原系統(tǒng)的幅值為：</p><p><b>　　= <

8、;/b></p><p><b>　　帶入得</b></p><p><b>　　=</b></p><p><b>　　則</b></p><p>　?。?）選擇校正網(wǎng)絡(luò)零點(diǎn)：</p><p><b>　　則 </b>

9、</p><p><b>　　則</b></p><p>　?。?）畫出校正后的Bode圖，確定此時的幅值穿越頻率ωc2和相位裕量γ校驗(yàn)系統(tǒng)的性能指標(biāo)。此時Bode圖為</p><p>　　由Bode可以看出，雖然滿足了幅值裕度，但是相角裕度沒有達(dá)到50°整，所以要對校正函數(shù)進(jìn)行適當(dāng)改變（相當(dāng)于放大器功能），經(jīng)多次實(shí)驗(yàn)當(dāng)校正函數(shù)成為：

10、時，可以滿足設(shè)計(jì)要求，Bode圖如下：</p><p>　　由圖可看出，校正后系統(tǒng)的相角裕度為50°，幅值裕度為30～40(dB)，滿足設(shè)計(jì)要求.</p><p>　?。?）校正前后系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)仿真曲線如下圖所示，校正前后系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)分別為：</p><p>　　由圖可以看出校正過后響應(yīng)較慢。</p><p>　?。?）

11、滯后校正裝置的電路形式圖為：</p><p>　　若設(shè),則.但是由于此題需要前面安裝放大裝置，即可以再此裝置前連接（ ,實(shí)現(xiàn)比例）串聯(lián)校正裝置。</p><p>　　校正前后系統(tǒng)的Simulink仿真模型如下圖所示。</p><p>　　校正前后系統(tǒng)的Simulink仿真結(jié)果分別如圖六（a）、（b）所示：</p><p>　　(a)