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1、自控课程设计课程设计任务书一单位负反应系统，开环传递函数为：)10.1)(10.2(1)(0+=ssssG求：绘制单位阶跃响应曲线。求出动态性能指标。绘制对数幅频、相频响应曲线，求出频域性能指标二采用串联校正装置，校正装置的传递函数为)(Gcs。ccKsG=)(。绘制cK由0的根轨迹，绘制cK取三个不同的值时单位阶跃响应曲线，求出动态性能指标。相角裕度是o3045，幅值裕度dBKg6,设计一个校正装置。绘制校正后的对数幅频、相频特性曲线，并求出频域指标。三根据校正前后时域、频域性能指标分析所得的结论，并写成论文。设计思路用工具软件MATLAB对系统进行仿真分析，得到校正前后系统的时域、频域性能
2、指标，通过比拟确定校正在对系统的影响。解题经过一、校正之前系统的时域、频域性能分析：程序如下：num1=6;den=conv(0.21,0.11);den1=conv(10,den);num11,den11=cloop(num1,den1,-1);g=tf(num11,den11);time=0:0.1:50;step(g,time);grid;g=tf(num1,den1);figure(2)bode(g,0.001,100);grid;figure(3);margin(g);Gm,Pm,Wcg,Wcp=margin(g);figure(4);阶跃响应曲线如下：二、校正装置的设计ccKsG)
3、(时，根轨迹如下：程序如下：num1=6;den=conv(0.21,0.11);den1=conv(10,den);num11,den11=cloop(num1,den1,-1);g=tf(num1,den1);rlocus(g)根轨迹的图象如下：cK=6*0.8时，单位阶跃响应急动态性能指标如下：上升时间tr=0.332s峰值时间tp=0.8s调节时间ts=3.21s超调量?%=36.9%cK=6*2时，单位阶跃响应急动态性能指标如下：上升时间tr=0.19s峰值时间tp=0.6s调节时间ts=12.8s超调量?%=75.6%cK=6*30时，单位阶跃响应急动态性能指标如下：不存在调节时间
4、上升时间tr:不存在峰值时间tp=50s调节时间ts=None超调量?%=Nan注：上面三个的单位阶跃响应在编码上只是kc的值不同罢了，故程序不再详述由上表能够看出随着kc的增大上升时间，调节时间都减小，而峰值时间和超调量则增大校正装置的求取经过如下：程序如下：functionjiaozhengt=0:0.01:5num=6;den1=10;den2=0.11;den3=0.21;den4=conv(den1,den2);den=conv(den3,den4);kaihuan=tf(num,den)n,d=cloop(num,den);bihuan=tf(n,d);wcc=3;h_wcc,r_
5、wcc=bode(kaihuan,wcc);h_wcc=20*log10(h_wcc);b=10(-h_wcc/20);T=10/wcc/b;gc=tf(b*T1,T1);ggc=gc*kaihuan;figure(1);sys1=feedback(kaihuan,1);sys2=feedback(ggc,1);step(sys1,t);gridon;holdon;figure(2);step(sys2,t);gridon;holdon;b,T,figure(3)margin(ggc),grid;disp(flag=0,设计未完成，继续进行)disp(flag=1,设计已经完成，退出设计)fl
6、ag=input(请输入flag的数值,flag=)ifisempty(flag)flag=1;end;运行结果为：b=0.6088T=5.4755即校正装置为：Gc(s)=15.47551.475550.6088+?ss=15.475513335.3+ss校正后系统的开环传递函数为：Gcs*G0s=15.475513335.3+ss*)11.0)(12.0(6+sss=)14755.5)(11.0)(12.0()13335.3(6+sssss三、校正后系统的时域、频域性能分析：阶跃响应曲线：校正前结论：时域、频域的性能指标如上表。从表中能够看出，经过校正系统的性能指标都有所改善，详细阐述如下
7、：时域：时域性能指标主要有：上升时间、峰值时间、调节时间、超调量等。在根轨迹图上，随着Kc值的变化，会出现无超调量Kc值变小和不稳定的情况。这一点可从根轨迹图上看出，当Kc减小时根轨迹靠近负实轴-值变小，超调量逐步接近零。当Kc值变大时根轨迹进入右半平面进而系统不稳定。校正装置对性能指标的影响校正装置相当于增加了闭环零极点。闭环零点会减小系统的阻尼比，进而使峰值时间减小，响应速度加快，但会使超调量增大，调节时间加长。这种影响会随着零点接近虚轴而加剧。闭环极点的影响则恰恰相反且随着其距离实轴的距离缩短而加剧。通过选择适当的主导极点可使校正后各个性能指标都有所改善。主导极点的作释：通过指定不同的主导极点位置，可得到所要求的时域性能指标频域：频域性能指标主要有幅值裕度、相位裕度、穿越频率、截止频率、谐振峰值、谐振频率、带宽等。校正后，幅值裕度、相角裕度都有所增加。穿越频率，截止频率都减小。进而使系统的稳定性加强。心得体会：在本次的课程设计中碰到了不少的问题尤其是在Matable的使用方面，软件的功能不熟悉，所以在源代码的编程方面碰到了不小的阻力，耽搁了不少的时间。在本人参阅了一些书籍和请教同学后对这个软件有了一定的认识。通过这次的课设，使我对课本的知识有了更进一步的认识，对怎样通过校正装置来实现系统性能的改善，以及开环增益的改变对系统的影响有了进一步的认识。