串联校正装置的设计..docxVIP

学号 天津城建大学 自动控制原理A课程 设计说明书 串联校正装置的设计 起止日期： 2013年12 月_30_日 至 2014年1月日 学 生 姓 名 班 级 成 绩 指导教师（签字） 控制与机械工程学院 2014 年 1 月 3 日 天津城建大学 课程设计任务书 2013 — 2014学年第1学期 控制与机械工程 学院 电气工程及其自动化 专业 电气2013级12班 课程设计名称： 自动控制原理A课程设计 设计题目： 串联校正装置的设计 完成期限：自2013年12_月30日至2014年1月旦日共1周 设计依据、要求及主要内容： 已知单位反馈系统的开环传递函数为：G(s) s(0.1s 1)(0.2s 1) 要求校正后系统的速度误差系数 kv 30s 1，相角裕度 35，幅值裕度 h 12dB，试设计串联校正装置。 基本要求： 1、 对原系统进行分析，绘制原系统的单位阶跃响应曲线， 2、 绘制原系统的Bode图，确定原系统的幅值裕度和相角裕度。 3、 绘制原系统的Nyquist曲线。 4、 绘制原系统的根轨迹。 5、 设计校正装置，绘制校正装置的 Bode图。 6绘制校正后系统的Bode图、确定校正后系统的幅值裕度和相角裕度。 7、 绘制校正后系统的单位阶跃响应曲线。 8、 绘制校正后系统的Nyquist曲线。 9、 绘制校正后系统的根轨迹。 指导教师(签字)： 系主任(签字)： 批准日期：2013年12月8日 目录 TOC \o "1-5" \h \z 一、 绪论 . 0 二、原系统分析 . 1 原系统的单位阶跃响应曲线 1 原系统的 Bode 图 2 原系统的 Nyquist 曲线 3 原系统的根轨迹 4 三、校正装置设计 . 6 校正方案的确定 6 校正装置参数的确定 6 校正装置的 Bode 图 6 四、校正后系统的分析 . 8 4.1 校正后系统的单位阶跃响应曲线 . 8 4.2 校正后系统的 Bode 图 8 校正后系统的 Nyquist 曲线 9 校正后系统的根轨迹 10 校正后系统的 Simulink 仿真框图 . 12 五、总结 . 13 六、参考文献 . 14 一、 绪论 所谓校正，是在系统中，往往需要加入一些校正装置来增加系统的灵活性， 使系统发生变化， 从而满足给定的各项性能指标。按照校正装置的特性不同，可 分为PID校正，超前校正，滞后校正和滞后-超前校正。 串联超前校正的优点是保证低频段满足稳态误差，改善中频段，使截止频率 增大，相角裕度变大，动态性能提高，高频段提高使其抗噪声干扰能力降低。缺 点是受到了闭环宽带要求的影响。 为了满足严格的稳态性能要求， 当采用无源校 正网络时，超前校正要求一定的附近增益。 串联滞后校正是利用滞后网络或 PI 控制器进行串联校正的基本原理，是利 用滞后网络或 PI 控制器的高频幅值衰减特性，使已校正系统截止频率下降，从 而使系统获得足够的相角裕度。 在系统响应速度要求不高而抑制噪声电平性能要 求较高的情况下，可考虑采用串联滞后校正，而滞后校正一般不需要附加增益。 此外，也利用其具有负相移和负幅值的特斜率的特点， 幅值的压缩使得有可 能调大开环增益，从而提高温稳定性， 也能提高系统的稳定裕度。 如果待校正系 统已具备满意的动态性能， 仅稳态性能不满足指标要求， 也可以采用串联滞后校 正以提高系统的稳态精度，同时保持其动态性能仍然满足性能指标要求。 串联滞后 - 超前校正方法兼有滞后校正和超前校正的优点，当系统不稳定时 且要求校正后系统的响应速度、相角裕度和稳态精度较高时，以采用串联滞后 - 超前校正为宜。 35 35 、原系统分析 单位反馈系统的开环传递函数为:G 单位反馈系统的开环传递函数为: G(S) s(0.1s 1)(0.2s 1) 要求校正后系统的静态速度误差系数： 要求校正后系统的静态速度误差系数：kv 30s1，相角裕度: 由kv 30s 1可知有如下计算： KV 30S 1 lim sG s s 0 moH s30 moH s 30 因而校正前系统的开环传递函数为 因而校正前系统的开环传递函数为 G(s) s(0.1s 1)(0.2s 1) 2.1原系统的单位阶跃响应曲线 绘制该系统的单位阶跃响应曲线，如下图所示 图2-1原系统的单位阶跃响应曲线 对原系统进行分析，该系统响应的程序为： num=[30]; den=[0.02 0.3 1 0]; sys=tf( nu m,de n); sys1=feedback(sys,1); t=0:0.1:45; step(sys1,t) hold on grid hold off 2.2原系统的Bode图 由MATLA绘