《2022年哈工大-自动化-课程设计-频率法迟后校正.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2022年哈工大-自动化-课程设计-频率法迟后校正.docx（14页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、精品学习资源Har bin I nstit ute of Techn ol ogy课程设计说明书论文课程名称：自动掌握原理课程设计设计题目：掌握系统的设计与仿真院 系： 航天学院班 级：设 计 者： 学号：指导老师：强大设计时间：哈尔滨工业高校欢迎下载精品学习资源哈尔滨工业高校课程设计任务书姓名：院 系：航天学院掌握科学与工程系专业：自动化班号：任务起至日期：2021 年2 月 27 日至2021 年3 月 20 日课程设计题目：掌握系统的设计与仿真1、已知掌握系统固有传递函数如下：0-52G s =0.2s 1.6 10 s +0.004s+12、性能指标： 1剪切频率 30 c 503稳态
2、误差 ess 10 -4r t = 0.05t工作量：（ 1） 设计一个串联滞后校正环节，满意性能指标要求；（ 2） 人工设计利用半对数坐标纸手工绘制系统校正前后及校正装置的Bode 图，并确定出校正装置的传递函数；验证校正后系统是否满意性能指标要求；（ 3） 电脑帮助设计利用 MATLAB语言对系统进行帮助设计、仿真和调试；（ 4） 撰写设计报告；详细内容包括以下五个部分；1设计任务书2设计过程人工设计过程包括运算数据、系统校正前后及校正装置的Bode 图在半对数坐标纸上 、校正装置的传递函数、性能指标验算数据；电脑帮助设计过程包括Simulink 仿真框图、 Bode 图、阶跃相应曲线、性
3、能指标要求的其他曲线；3校正装置电路图4) 设计结论5) 设计后的心得体会欢迎下载精品学习资源工作方案支配 ：审题，查阅资料3 天人工运算，电脑帮助设计5 天修改，优化设计5 天完成课程设计说明书2 天同组设计者及分工：无同组设计者，全部自己完成指导老师签字 年月日教研室主任看法：教研室主任签字 2021年 3月14日欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源1、题目要求与分析1、已知掌握系统固有传递函数如下：0-5 2G s =0.2s 1.6 10 s +0.004s+12、性能指标： 1剪切频率30 c 503稳态误差ess 10 -4r t = 0.05t1.2 题目分析用 MALAB绘
4、制原传递函数的 BODE 图，如图 1：图 1原传递函数 BODE 图明显，系统发散， c = 0.2rad/s ,= 90 不满意题目要求的相位裕度及剪切频率的要求；需对原传递函数进行校正；2、人工设计欢迎下载精品学习资源2.1 校正方法的挑选将题目中对稳态误差要求转化开环放大倍数要求欢迎下载精品学习资源按性能指标要求 Kv =500 取由ess 500欢迎下载精品学习资源G s =5000s1.6 10-5 s2 + 0.004s + 10手工做出 G j 的 Bode 图，如附录图 1系统校正前的 Bode 图；0由图可知，原开环传递函数的剪切频率为c = 330 rad/s ,远大于设
5、计要求的c 90， Gj 的相角裕度为 不满意设计要求；0在Gj ）的相频特性上找出相角为欢迎下载精品学习资源0的点；G j = -180+ + 10 = -180+ 50 + 10 =-120欢迎下载精品学习资源该点所对应的角频率为 = 113 rad/s ,已超出了设计要求的 c =90 rad/s ,；考虑到串联迟后校正使用降低剪切频率c 的方法，换取更大的相角裕度；此题由于为了满意稳态误差的设计要求，具有很大的开环增益K，在 BODE 图中，他的幅频特性的值也很大，因而剪切频率c 也很大，已超出了系统的设计要求，而相角裕度 的值很小，不满意要求，故采纳串联迟后校正比较合适；2.2 串联
6、迟后校正2.2.1 串联迟后第一，取 c = 80rad/s ，做串联迟后校正；当c = 80rad/s 时，代入|G j | = |500|0cj c 1.6 10-5 j c 2 + 0.004jc + 1所以20lg|G j | = 16.35dB0c0c由 20lg|G j | = 20lg 解得串联迟后校正参数= 6.58；欢迎下载精品学习资源1取1 =10 c = .=欢迎下载精品学习资源所以T= 0.825即.欢迎下载精品学习资源串联迟后环节为Gc s =其 Bode 图如下：2500 0.125s+10.825s+1欢迎下载精品学习资源图 2串联迟后校正的后的开环传递函数Bod
7、e 图欢迎下载精品学习资源校正后系统的开环传递函数为500 0.125s + 1欢迎下载精品学习资源Gc s =s 1.6 10-5 s2 + 0.004s + 1 0.825s + 1欢迎下载精品学习资源其 BODE 图如下欢迎下载精品学习资源图 3 校正后系统开环传递函数BODE 图2.2.2 验算手工在对数坐标纸上画出校正以后系统的频率特性Bode 图附录图 2 系统校正后的 Bode 图；由图知，校正以后系统的剪切频率为c = 79.9rad/s将 c = 79.9rad/s 代入 Gj 有G j = -114.4所以相角裕度为 = 180- 114.4 = 65.6 ，均满意设计要求
8、；3、电脑帮助设计3.1 对被控对象仿真1被控对象开环 Simulink 模型图欢迎下载精品学习资源图 4原开环传递函数 Simulink 模型图2被控对象开环 Bode 图图 5原开环传递函数 Bode 图由仿真结果知， 原系统开环传递函数剪切频率为c = 0.2rad/s ，相角裕度为= -90 ，不符合设计要求；3.2 对校正以后的开环系统仿真（ 1）校正以后的开环系统Simulink 模型图欢迎下载精品学习资源图 6校正后开环传递函数Simulink 模型图2校正以后的开环 Bode 图图 7校正后开环传递函数Bode 图由仿真结果知，校正后系统开环传递函数剪切频率为c = 79.9r
9、ad/s ，相角裕度为 = 65.6 ，符合设计要求；3.3 对校正后闭环系统仿真（ 1）校正以后的闭环 Simulink 模型图：欢迎下载精品学习资源图 8校正后闭环传递函数Simulink 模型图1单位阶跃响应仿真曲线：图 9示波器观看跟踪的输出信号4、校正装置电路图欢迎下载精品学习资源4.1 串联装置原理图校正装置传递函数为Gc s =2500 0.125s + 10.825s + 1欢迎下载精品学习资源采纳运算放大器和网络构成的串联迟后校正装置；4.2 串联迟后环节装置电路欢迎下载精品学习资源由Gc s =2500 0.125s+10.825s+1欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源对于串联迟后环节= R1C1= 0.125sT=R2 C2= 0.825s且 Kc= R2 R 4R1 R 3欢迎下载精品学习资源所以取C1 = 1uFR1 = 125 K C2 = 1uFR2 = 825 K R3 = 3.3 M R4 = 125 0 M电路图如图 11：图 10串联迟后环节装置电路图4.3 校正后系统的阶跃响应曲线图 11校正后单位阶跃响应欢迎下载精品学习资源5、设计总结欢迎下载