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1、自动控制原理课程设计报告参考 . . . . 目录 1 初始条件 (1) 2 要完成的任务 (1) 3 设计方案 (1) 4 分析与计算 (2) 4.1 计算校正后系统的传递函数 (2) 4.2 绘制根轨迹 (5) 4.3仿真，阶跃响应 (7) 4.3.1 校正前系统的阶跃响应 (7) 4.3.2 校正后系统的阶跃响应 (8) 5 小结 (9) 参考文献 (11) 转子绕线机控制系统的串联滞后-超前校正设计 1 初始条件 已知转子绕线机控制系统的开环传递函数: ) 10)(5()(+= s s s K s G 要求系统的静态速度误差系数115-s K v ， 60。 2 要完成的任务 1、 M
2、 ATLAB 作出满足初始条件的最小K 值的系统伯德图，计算系统的幅值裕度和相位裕度。 2、 前向通路中插入一滞后超前校正装置，确定校正网络的传递函数。 3、 用Matlab 画出未校正和已校正系统的根轨迹。 4、 用Matlab 对校正前后的系统进行仿真分析，画出阶跃响应曲线，计算其时域性能指标。 5、 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。 3 设计方案 根据要求设计滞后超前校正装置，确定各参数值，通过matlab 对校正后系统编程分析，最终确定满足要求的传递函数，并通过matlab 绘制系统的bode 图、根轨迹以及通过Simulink 对
3、系统进行阶跃函数的仿真，计算时域指标。 4 分析与计算 4.1 计算校正后系统的传递函数 有初始条件可知，系统的开环传递函数是：) 10)(5()(+= s s s K s G ，要求校正后的速 度误差系数115-s K v ，首先将传递函数化简成标准形式，可得到： ) 11.0)(12.0(50 /)(+=s s s K s G 根据速度误差系数公式1 -= v v s k k 可得到：K=750，则开环传递函数为: ) 11.0)(12.0(15 )(+=s s s s G 令s=jw ，带入到上式，得到： w w w w w jw G 1.0arctan 2.0arctan 9001.0
4、104.0115 )(02 2-+= 利用matlab 求解系统开环传递函数的相角裕度和截止频率，以下是程序： K=750; G=zpk(,0 -5 -10,K) bode(G);grid; h,r,wx,wc=margin(G) 可得到相角裕度r= 2.3353e-005，截止频率c w =7.07rad/s ，穿越频率x w =7.07rad/s ，幅值裕度h=1。以下是运用matlab 得到的bode 图： 图4-1 校正前系统的bode 图 接下来计算之后超前网络的传递函数，令c w =x w ，x w =7， a w =0.01 c w =0.07， b w =0.1 c w =0.
5、7， d w =22，绘制校正前后的对数幅频渐近特性曲线： 图4-2 校正前后的对数幅频渐近特性曲线 由系统校正后的对数幅频渐近特性曲线可写出系统校正后的传递函数： 2 )122/)(107.0/() 17.0/(15)(+= s s s s s G 运用matlab 计算校正后系统的相角裕度，程序如下： n=21.428 15 d=0.0295 1.3 14.377 1 0 g1=tf(n,d) mag,phase,w=bode(g1) margin(g1)运行后得： r=60.7 Bode图如下： 图4-3 校正后系统的bode图4.2 绘制根轨迹 校正前系统根轨迹程序： num=1 den=conv(conv(1,0,1,5),1,10) rlocus(num,den) title(校正前系统根轨迹图) 图4-4 校正前系统根轨迹 校正后系统根轨迹程序： n=1 0.7; d=1 44.07 487.08 33.88; g1=tf(n,d); rlocus(g1);