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本科毕业论文---自动控制原理及专业软件应用课程实习.doc
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2023-06-30
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1
课程实习报告
年 月 日
目 录
课 程 名 称:
自动控制原理及专业软件应用课程实习
题 目 名 称:
三阶系统校正
年级专业及班级:
姓 名:
学 号:
指 导 教 师:
评 定 成 绩:
教 师 评 语:
2
摘 要 .....................................................................3
一、课程实习任务和要求 ....................................................4
二、未校正系统的分析 ......................................................5
(一)未校正系统零极点图...............................................5
(二)未校正系统根轨迹分析.............................................5
(三)未校正系统时域分析...............................................8
(四)未校正系统频域分析...............................................9
三、校正系统的设计 .......................................................11
(一)理论分析........................................................11
(二)理论计算........................................................13
四、校正后系统性能分析 ...................................................15
(一)频域分析........................................................15
(二)时域分析........................................................16
五、电路设计 .............................................................18
(一)典型环节电路图..................................................18
(二)校正后系统电路设计..............................................27
小 结 ....................................................................28
3
摘 要
所谓校正,就是在系统不可变部分的基础上,加入适当的校正元部件,使系统满足
给定的性能指标。主要有两大类校正方法:分析法与综合法。分析法把校正装置归结为
易于实现的超前校正、滞后校正、超前—滞后校正等几种类型,它们的结构是已知的,
而参数可调。通过校正方法确定这些校正装置的参数。综合法又称为期望特性法。它的
基本思路是按照设计任务所要求的性能指标,构造期望的数学模型,然后选择校正装置
的数学模型,使系统校正后的数学模型等于期望的数学模型。
本次课程设计,要求我在掌握自动控制理论基本原理,一般电学系统自动控制方
法的基础上,用 MATLAB 实现系统的仿真与调试。在课程实习中,先对待校正装置进行
时域分析和频域分析,在算出原装置的参数,与系统要求对比之后决定使用串联滞后校
正。计算出串联滞后校正参数,将参数带入待校正的系统。校正后的系统经过校验满足
了系统要求。再 Simulink 对系统进行了仿真,之后画出了校正系统的电路图。
关键字: 串联校正 串联滞后 时域分析 频域分析
4
一、课程实习任务和要求
(一)初始条件:
设一系统的开环传递函数为:
1)1)(0.5ss(s
k
(s)G
0
��
�
,试设计串联校正网络
)(sG
c
。
性能指标要求:
(1)系统稳态速度误差系数
v
K
=5s-1;
(2)相角裕度
�
�400。
(二)课程实习要求:
1.未校正系统的分析:
(1)利用 MATLAB 绘制未校正系统的开环和闭环零极点图
(2)绘制根轨迹,分析未校正系统随着根轨迹增益变化的性能(如:稳定性、快速
性等)。
(3)绘制单位阶跃输入下的系统响应,分析系统单位阶跃响应的性能。
(4)绘制系统开环传函的 bode 图,利用频域分析方法分析系统的频域性能指标(如:
相角裕度和幅值裕度等)。
2.绘制频域分析方法,根据题目要求选择校正方案,要求有理论分析和计算,并与
Matlab 仿真结果进行比较。
3.选定合适的校正方案(如:串联滞后/串联超前/串联滞后-超前等),理论分析并
计算校正环节的参数,并确定何种装置实现。
4.绘制已校正系统的 bode 图,与未校正系统的 bode 图比较,判断校正装置是否符
合性能指标要求,分析出现误差的原因。
5.绘制系统的阶跃响应曲线,分析校正装置的效果。
6.设计模拟电路。
5
二、未校正系统的分析
(一)未校正系统零极点图
1、MATLAB 绘图:
(1)指令:>> n=[1];
>> d=conv(conv([1 0],[1 1]),[0.5 1]);
>> sys=tf(n,d);
>> pzmap(sys)
(2)零极点图:
图 2.1 未校正系统的零极点图
由图 2.1 分析可知,系统没有零点,开环极点为:p1=0, p2= -1,p3= -2
(二)未校正系统根轨迹分析
1、MATLAB 绘图:
(1)指令:>> n=[5];
>> d=conv(conv([1 0],[1 1]),[0.5 1]);
-2 -1.8 -1.6 -1.4 -1.2 -1 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0
-1
-0.8
-0.6
-0.4
-0.2
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
Pole-Zero Map
Real Axis
Imaginary Axis
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