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用MATLAB进行控制系统的超前校正设计.doc
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用MATLAB进行控制系统的超前校正设计.doc
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学 号:
0121111360232
课 程 设 计
题 目
用 MATLAB 进行控制系统的超前校正
设计
学 院
自动化学院
专 业
自动化
班 级
自动化 11 班
姓 名
指导教师
谭思云
2013
年
12
月
25
日
武汉理工大学《自动控制原理》课程设计说明书
课程设计任务书
学生姓名: 刘嘉雯 专业班级:自动化
1102
班
指导教师: 谭思云 工作单位: 自动化学院
题 目: 用 MATLAB 进行控制系统的超前校正设计。
初始条件:
已知一单位反馈系统的开环传递函数是
要求系统的静态速度误差系数。
要求完成的主要任务: (包括课程设计工作量及其技术要求,以及说明书撰写等具体要求)
1、用 MATLAB 作出满足初始条件的 K 值的系统伯德图,计算系统的幅值裕度和
相位裕度。
2、在系统前向通路中插入一相位超前校正,确定校正网络的传递函数,并用
MATLAB 进行验证。
3、用 MATLAB 画出未校正和已校正系统的根轨迹。
4、课程设计说明书中要求写清楚计算分析的过程,列出 MATLAB 程序和
MATLAB 输出。说明书的格式按照教务处标准书写。
时间安排:
1、 课程设计任务书的布置,讲解 (半天)
2、 根据任务书的要求进行设计构思。(半天)
3、 熟悉 MATLAB 中的相关工具(一天)
4、 系统设计与仿真分析。(三天)
5、 撰写说明书。 (二天)
6、 课程设计答辩(半天)
指导教师签名: 年 月 日
系主任(或责任教师)签名: 年 月 日
武汉理工大学《自动控制原理》课程设计说明书
目录
摘要..............................................................................................................................................1
1 课程设计目的...........................................................................................................................2
2 设计条件及任务要求...............................................................................................................2
2.1 设计条件.........................................................................................................................2
2.2 设计任务要求.................................................................................................................3
3 设计基本原理...........................................................................................................................3
3.1 超前校正.........................................................................................................................3
3.2 根轨迹法.........................................................................................................................5
4 设计过程...................................................................................................................................6
4.1 基本思路及步骤.............................................................................................................6
4.2 校正前系统分析.............................................................................................................6
4.2.1 开环增益...............................................................................................................6
4.2.2 相位裕度和幅值裕度...........................................................................................7
4.2.3 伯德图..................................................................................................................8
4.2.4 根轨迹...................................................................................................................9
4.3 超前校正系统设计.......................................................................................................10
4.3.1 理论分析............................................................................................................10
4.3.2 参数计算.............................................................................................................11
4.3.3 编程设计.............................................................................................................12
4.4.1 伯德图.................................................................................................................13
4.4.2 根轨迹................................................................................................................14
5 结果对比与分析.....................................................................................................................15
5.1 校正前后阶跃响应曲线...............................................................................................15
5.2 结果分析.......................................................................................................................16
6 总结.........................................................................................................................................17
参考文献....................................................................................................................................17
[1] 胡寿松.自动控制原理(第四版).北京:科学出版社,2002........................................17
[2] 王万良.自动控制原理.北京:科学出版社,2001............................................................17
[3] 宋乐鹏.自动控制原理.北京:清华大学出版社,2012....................................................17
[4] 马莉.MATLAB 语言实用教程.北京:清华大学出版社,2010.......................................17
[5] 黄坚.自动控制原理及其应用.北京:高等教育出版社,2004........................................17
18
武汉理工大学《自动控制原理》课程设计说明书
摘要
在自动控制理论中,超前校正是相当重要的一环,对于系统的优化有很重要的意义。
用 MATLAB 进行控制系统的超前校正设计是对所学的自动控制原理的初步运用。本课程
设计先针对校正前系统的稳定性能,用 MATLAB 画出其根轨迹及伯德图进行分析,是否
达到系统的要求,然后对校正装置进行参数的计算和选择,串联适当的超前校正装置。
最后通过阶跃响应曲线对比前后系统,论证校正后的系统是否达到要求。
关键字:超前校正 MATLAB 伯德图 根轨迹
1
武汉理工大学《自动控制原理》课程设计说明书
用 MATLAB 进行控制系统的
超前校正设计
1 课程设计目的
本次课程设计通过让学生自主设计控制系统,进一步加深对自动控制原理基本知识
的掌握和认识,更深入地研究相关理论。并通过对系统的分析和设计,提高实际动手能
力。使用 MATLAB 软件,学习利用根轨迹及伯德图等对系统进行分析。旨在培养学生的
系统分析能力、设计能力及编程能力,巩固理论所学。
2 设计条件及任务要求
2.1 设计条件
初始条件如下:
已知一单位反馈系统的开环传递函数是
要求系统的静态速度误差系数 ,。
2
6
v
K
45
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