根轨迹法校正的设计

西安石油大学课程设计电子工程学院自动化专业班题目根轨迹法校正的设计学生指导老师二○一四年十二月1目录1.课程设计任务书........................................................................................................................22.设计内容及思想..........................................................................................................................22.1设计内容............................................................................................................................32.2设计思想............................................................................................................................33.运用MATLAB编制程序............................................................................................................33.1绘制原系统根轨迹曲线....................................................................................................33.2添加设计条件后未校正的系统根轨迹............................................................................43.3未校正系统单位阶跃响应图像及动态性能指标............................................................43.4利用SISOTOOL设计校正...............................................................................................53.5校正后系统的单位阶跃响应曲线....................................................................................74.设计运行结论.............................................................................................................................75.设计总结.....................................................................................................................................7参考文献.........................................................................................................................................82《自动控制理论》课程设计任务书题目根轨迹法校正第六题学生姓名学号专业班级设计内容与要求一、设计内容已知随动系统固有部分传递函数为)1)(1(ssssTTKWlmobjobj，式中：Kobj=500；Tm=0.9s；Tl=0.007s。要求设计一调节器，使系统满足下述性能指标。⑴加速度品质因数Ka≥2501/s2。⑵系统阶跃响应的超调量σ%≤30%；调节时间：ts≤0.2s。二、设计要求1．编程绘制原系统阶跃响应曲线，并计算原系统动态性能指标；2．利用SISOTOOL设计校正方案（并得到相应的控制器参数）；3．绘制校正后的系统阶跃响应曲线，并计算出校正后的系统动态性能指标；4．整理设计结果，并提交设计报告。起止时间2014年12月29日至2015年1月4日指导教师签名年月日系（教研室）主任签名年月日学生签名2014年12月29日32.设计内容及思想2.1设计内容已知随动系统固有部分传递函数为)1)(1(ssssTTKWlmobjobj，式中：Kobj=500；Tm=0.9s；Tl=0.007s。要求设计一调节器，使系统满足下述性能指标。⑴加速度品质因数Ka≥2501/s2。⑵系统阶跃响应的超调量σ%≤30%；调节时间：ts≤0.2s。2.2设计思想绘出未校正系统阶跃响应曲线，利用matlab软件对系统进行串联校正，分析系统未校正前的参数，再按题目要求对系统进行校正，计算出相关参数，跟题目相关要求对比看是否满足要求，并判断系统校正前后的差异。3.运用MATLAB编制程序k=500；n1=1；%分子系数d1=conv(conv([10],[0.91]),[0.0071]);W=tf(k*n1,d1);%W的传递函数sisotool(W);%利用SISOTOOL得到控制器参数3.1绘制原系统根轨迹曲线根据上面编制的程序绘制原系统的根轨迹，如图3-1所示图3-1原系统根轨迹曲线图43.2添加设计条件后未校正的系统根轨迹添加设计条件后未校正的系统根轨迹，即满足σ%≤30%；调节时间ts≤0.2s，如图3-2所示，图3-2添加设计条件后未校正的系统根轨迹图53.3未校正系统单位阶跃响应图像及动态性能指标通过SISOTOOL工具绘制系统未校正系统单位阶跃响应图像，如图3-3所示，图3-3未校正系统单位阶跃响应图由上图可知，得到校正后系统单位阶跃响应的动态性能指标均不满足题中所给条件，故需要对系统进行下一步的有效校正。63.4利用SISOTOOL设计、校正利用SISOTOOL设计、校正，并得到相应的控制器参数，分别添加两个零点、极点，校正后，得到图3-4所示的系统的根轨迹图3-4校正后的系统根轨迹图73.5校正后系统的单位阶跃响应曲线通过SISOTOOL校正后系统的单位阶跃响应曲线如图3-5所示图3-5校正后系统的单位阶跃响应曲线由上图可知，得到校正后系统单位阶跃响应的动态性能指标：超调量σ%=20.8调节时间ts=0.0538s，偏移量P=1.21，峰值时间tp=0.0192s，Kc=6,均以达到系统所要求的性能指标。4.设计运行结论由SISOTOOL工具经参数调整后得到校正装置的传递函数为1s0016.01s00078.01s0046.01s055.0scG由系统校正后的响应曲线知，校正后系统在校正装置的系数、超调量和调节时间方面满足设计要求。5.设计总结这次课程设计让我对MATLAB计算机仿真有了新的认识，计算机的仿真既可以准确快捷的进行计算，设计的错误在自动生成的图形中可以看出来。在此次用MATLAB进行控制系统动态性能的分析的课程设计中，我对三阶系统动态性能有了更深的认识。并且利用SISOTOOL校正工具的使用，自己发现不仅能够很快的生成所需的图像，而且又省去了好多繁琐的程序，可以很快的找到系统所需的校正装置传递函数Gc（t）。在控制工程实践中，通常要求控制系统既具有较快的响应速度，又具有一定的阻尼程度通过这次设计我认识到自己对MATLAB软件学习的不足和自动控制在社会应用中很广泛，熟练的运用MATLAB可以方便快捷的解决实际问题。8参考文献[1]薛朝妹、霍爱清.自动控制理论课程设计指导书.西安石油大学.[2]汤楠、霍爱清.自动控制理论教材.石油工业出版社,2012.[3]张志勇、杨祖樱.精通MATLABR2011a.北京航天航空大学出版社，2001.