頻域法校正的設計

1、西安石油大學課 程 設 計電子工程 學院 專業(yè) 自 班題 目 頻域法校正的設計 學 生 指導老師 二一六年一月目 錄1. 任務書32 設計思想及內(nèi)容43 編制的程序5 3.1運用MATLAB編程5 3.2在SIMULINK中繪制狀態(tài)圖124結(jié)論145設計總結(jié)146參考文獻14自動控制理論課程設計任務書題 目頻域法校正第九題學生姓名學號專業(yè)班級設計內(nèi)容與要求包括：原始數(shù)據(jù)，技術(shù)參數(shù)，設計要求，說明書、圖紙、實物樣品的要求等 一、設計內(nèi)容:已知單位負反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為 =，式中：=2rad/s；系統(tǒng)額定轉(zhuǎn)速為35r/min；輸出角度誤差=3°。試用Bode圖設計方法對系統(tǒng)進行串聯(lián)滯

2、后校正設計，使之滿足校正后的相角裕度45°；對校正裝置進行設計。二、 設計要求：（1）編程繪制原系統(tǒng)的Bode圖，并計算出原系統(tǒng)的幅值裕量及相角裕量；（2）選擇校正方式，進行校正裝置的設計，得出相應的校正裝置的參數(shù)；（3）編程繪制校正后系統(tǒng)的Bode圖，并計算出校正后系統(tǒng)的幅值裕量及相角裕量；（4）整理設計結(jié)果，提交設計報告。起止時間 20 年 月 日 至 20 年 月 日指導教師簽名 年 月 日 系（教研室）主任簽名 年 月 日學生簽名 年 月 日2.設計內(nèi)容及思想 ：1）內(nèi)容:已知單位負反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為 =，式中：=2rad/s；系統(tǒng)額定轉(zhuǎn)速為35r/min；輸出角度誤差

3、=3°。試用Bode圖設計方法對系統(tǒng)進行串聯(lián)滯后校正設計，使之滿足校正后的相角裕度45°；對校正裝置進行設計。由題得K=360*35/60/3;畫出bode圖由圖得wc1,得出未校正前的相位裕度;按相位裕度要求求wc2,由公式( 2)= (1)+ (), ()取-6°的估計值,可求得wc2,wc2=solve(0.07wc2+0.66wc-0.81)；再由20loga+（2）=0和1/aT=0.12得出a和T。2 ）思想：繪出未校正系統(tǒng)bode圖，利用matlab軟件對系統(tǒng)進行串聯(lián)校正，分析系統(tǒng)未校正前的參數(shù)，再按題目要求對系統(tǒng)進行校正，計算出相關(guān)參數(shù)，跟題目相關(guān)

4、要求對比看是否滿足要求，并判斷系統(tǒng)校正前后的差異。 3 編制的程序： 3.1運用MATLAB編程： （1）校正前的程序：（繪制出未校正系統(tǒng)的Bode圖和單位階躍響圖）clearK=360*35/60/3; %確定開環(huán)增益Kn1=1;d1=conv(conv(1 0,0.5 1),0.166 1);s1=tf(K*n1,d1); %待校正系統(tǒng)傳遞函數(shù)figure(1);margin(s1);hold on %畫出原系統(tǒng)的幅值相角頻域Bode圖figure(2);sys=feedback(s1,1);step(sys) %畫出原系統(tǒng)開環(huán)傳函的單位階躍響應 未校正系統(tǒng)的Bode圖未校正系統(tǒng)的單位階躍

5、響應圖幅值穩(wěn)定裕度： h=-18.8dB 穿越頻率：=3.47rad/s相角穩(wěn)定裕度： =-42.7° 剪切頻率: =8.78rad/sclearK=360*35/60/3;n1=1;d1=conv(conv(1 0,0.5 1),0.166 1);s1=tf(K*n1,d1);figure(1);margin(s1);hold on %畫出原系統(tǒng)的幅值相角頻域Bode圖figure(2);sys=feedback(s1,1);step(sys) %畫出原系統(tǒng)開環(huán)傳函的單位階躍響應gama=45-(-6); %確定值wc=1.1;L gama=bode(s1,2);L2=20*log

6、10(L); %確定L2值a=10(-L2/20); %確定a值T=10/1/a; %確定T值gc=tf(a*T,T);Gc=s1*gc; %求取校正后系統(tǒng)的傳遞函數(shù)figure(3); %繪制校正后系統(tǒng)的 Bode圖及頻域性能margin(Gc);hold onfigure(4);sys=feedback(Gc,1);step(sys) %繪制校正后系統(tǒng)的單位階躍響應2) 求校正裝置的傳函:待校正系統(tǒng)傳遞函數(shù)Transfer function:(S)=校正裝置傳遞函數(shù)Transfer function:g(S)= 校正后的系統(tǒng)Bode圖校正后的系統(tǒng)單位階躍響應圖：幅值穩(wěn)定裕度： h=15.4

7、dB 穿越頻率：=3.34rad/s相角穩(wěn)定裕度：=45.4° 剪切頻率: =1.09rad/s3.2在SIMULINK繪制狀態(tài)圖：4.結(jié)論： 通過用matlab對該題進行串聯(lián)超前校正的解析,求得各項參數(shù)校正前為：幅值穩(wěn)定裕度： h=-18.8dB 穿越頻率：=3.47rad/s相角穩(wěn)定裕度： =-42.7° 剪切頻率: =8.78rad/s校正后為：幅值穩(wěn)定裕度： h=15.4dB 穿越頻率：=3.34rad/s相角穩(wěn)定裕度：=45.4° 剪切頻率: =1.09rad/s 校正前系統(tǒng)不穩(wěn)定，各參數(shù)不符合要求，校正后各參數(shù)系統(tǒng)穩(wěn)定，并且各參數(shù)符合題目要求。校正后系統(tǒng)穩(wěn)定性提高5.設計總結(jié)：本次課程設計雖然花的時間較多，但是我也學了不少東西，遇到了很多困難，主要是因為對串聯(lián)校正所掌握的知識不夠。在通過與同學的討論和自己翻閱資料查詢計算最終完成課程設計。在采用串聯(lián)滯后校正法時，因計算的方法不合適本題而導致反復計算幾次后才轉(zhuǎn)換思路，找到了正確的方法。此外由于對MATLAB繪圖和SIMULINK仿真比較陌生，所以在這個上面畫得