自动控制原理课程设计

1自动控制原理课程设计报告姓名：鞠强学号：201330020228专业：自动化指导老师：钱敏2016、06、292目录一、设计任务....................................2二、设计要求....................................2三、设计方案....................................23.1超前校正的设计过程............................23.2用MATLAB求出校正前系统的幅值.....................43.3绘制系统的根轨迹..............................53.4超前校正的设计过程.............................63.4.1确定校正的参数..............................63.4.3系统校正后和校正装置的Bode图.....................93.5系统校正前、后开环的Nyquist图......................113.5.1系统校正前开环Nyquist图.........................11四、设计总结4.1校正器对系统的影响................................134.2设计心得与体会...................................13五、参考文献....................................143自动控制原理课程设计一、设计任务：题目：设单位负反馈随动系统固有部分的传递函数为Gk(s)=4K/s(s+2)二、设计要求1、画出未校正系统的Bode图，分析系统是否稳定。2、画出未校正系统的根轨迹图，分析闭环系统是否稳定。3、设计系统的串联校正装置，使系统达到下列指标：（1）静态速度误差系数Kv＝20s-1；（2）相位裕量γ≥50°（3）幅值裕量Kg≥10dB。4、给出校正装置的传递函数。5、分别画出校正前，校正后和校正装置的幅频特性图。计算校正后系统的穿越频率ωc、相位裕量γ、相角穿越频率ωg和幅值裕量Kg。6、分别画出系统校正前、后的开环系统的奈奎斯特图，并进行分析。7、应用所学的知识分析校正器对系统性能的影响（自由发挥）。三、设计方案3.1超前校正的设计过程校正前系统参数根据初始条件，调整系统开环传函：4G（s）=2k/s(0.5s+1)当系统静态误差系数Kv=20s-1时，Kv=2k,K=10s-1满足初始条件的最小K值时系统开环传函：G（s）=20/s(0.5s+1)用MATLAB绘制校正前系统的Bode图程序：den=[10];num=[0.510];G=tf(den,num);bode(G);gridtitle('系统10/s(0.5s+1)Bode图')得到bode图如图所示：53.2用MATLAB求出校正前系统的幅值裕度和相角裕度MATLAB求幅值裕度和相角裕度的程序如下：den=[10];num=[0.510];G=tf(den,num);margin(G)[kg,r,wr,wc]=margin(G)title('系统10/s(0.5s+1)幅值相角裕度图')grid运行结果为：Kg=Inf,r=17.9642,Wr=Inf,Wc=6.16856幅值裕度h=20logInf=Inf,相角裕度y=17.96423.3绘制系统的根轨迹绘制系统的根轨迹程序如下所示：den=[10];num=[0.510];G=tf(den,num);rlocus(G)系统校正前的根轨迹图73.4.2超前校正后的验证1.用MATLAB求校正后系统的幅值裕度和相角裕度程序：den=[510];num=conv([0.291],[0.510]);G=tf(den,num);margin(G);[kg,r,wr,wc]=margin(G);grid由图可知Wc=5.38rad/s,幅值裕度Kg=Inf,相角裕度y=32.6dB83.4.3系统校正后和校正装置的Bode图系统校正后Bode图MATLAB程序：den=[510];num=conv([0.291],[0.510]);G=tf(den,num);bode(G);title('系统校正后bode图');grid9校正装置Bode图MATLAB程序：den=[0.501];num=[0.291];G=tf(den,num);bode(G);title('校正装置bode图');grid103.5系统校正前、后的开环的Nyquist图3.5.1系统校正前开环Niqust图MATLAB程序：den=[10];num=[0.510];G=tf(den,num);nyquist(G)title('系统校正前nyqust图')113.5.2系统校正后nyquist图MATLAB程序：den=[510];num=conv([0.291],[0.510]);G=tf(den,num);nyquist(G);title('系统校正后nyquist图')12四、设计总结4.1校正器对系统性能的影响系统加上校正器之后，很明显的一点就是整个系统变得更稳定了，幅值裕度增加了，相角裕度增加了，系统对外界的抗干扰能力变强了。4.设计心得体会这门课程是大二时候学的，到现在已经有一年了，很多知识都忘得差不多了，但是要做这门课的课程设计我只能踏踏实实的将课本翻翻，把以前的只是都捡起来，看了两天的书之后我就开始做了，其实途中有很多问题，自己很难解决然后去问同学，有同学不懂得我就到网上查查有关资料，经过这么一来二去终于把这个课程设计做出来了，做完时我非常激动，虽然其中还有很多不足，但是我相信我尽力了，所以我还是挺高兴的，这将为我以后的毕业设计打下较好基础。五、参考文献[1]胡寿松自动控制原理科学出版社[2]赵广元MATALB与控制系统仿真实践北京航空航天大学出版社