自动控制课程方案多容水箱水位控制系统方案.pdfVIP

一、引言 自动控制原理课程是自动化类专业的核心课程，它涉及到控制 系统的分析设计参数的整定等多种问题，包括古典控制理论 , 现代控 制理论等。作为电气工程及其自动化专业的学生，学好这门课程， 对以后的工作或是进一步的深造都有很大的帮助。 在现代科学技术的众多领域中，自动控制技术起着越来越重要 的作用。自动控制是指在没有人直接参与的情况下，利用外加的设 备或装置，使机器，设备或生产过程的某个工作状态或参数自动地 按照预定的规律运行。 二、设计课题 多容水箱水位控制系统设计 设单位反馈的多容水箱水位控制系统，其系统的开环传递函数为： 错 误 ！ 未 指 定 书 签 。 ，用频域设计滞后 —— 超前校正装置，使校正后系统满足以下指标：单位斜坡信号作用下速度 误差系数 。校正后相位裕量 ，时域性能指标：超调量 ﹪≤30﹪，调整时间 ； 。 三、 课程设计的目的及要求 通过课程设计，在掌握自动控制理论基本原理、一般电学系统自动 控制方法的基础上，用 MATLAB实现系统的仿真与调试。要求根据所 学控制理论知识 频率法或根轨迹法）进行人工设计校正装置，初步 设计出校正装置传递函数形式及参数。要求在 MATLAB下，用 simulink 进行状态仿真，在计算机上对人工设计系统进行仿真调 试，使其满足技术要求；确定校正装置的电路形式及电路参数；完 成设计报告。 四、设计过程及步骤 （1）设计思想 在分析设计时，应用频域法设计滞后——超前校正装置，其中 超前校正部分可以提高系统的相角裕量，同时使频带变宽，改善系 统的动态特性；滞后校正部分则主要用来提高系统的稳态特性。 频率法设计校正装置主要是通过对数频率特性 Bode 图）来进 行。开环对数频率特性的低频段决定系统的稳态误差，根据稳态性 能指标确定低频段的斜率和高度。为保证系统具有足够的稳定裕 量，开环对数频率特性在剪切频率 附近的斜率应为 20 ，而且 应具有足够的中频宽度，为抑制高频干扰的影响，高频段应尽可能 迅速衰减。 基于频率法校正的基本思想是：首先研究怎样改造原有系统的 频率特性，才能使系统的性能指标满足要求；然后根据改造原系统 频率特性的要求，确定在原系统中需要附加的校正装置；最后我们 确定校正装置的电路形式及电路参数。 (2 设计过程 根据单位斜坡信号作用下速度误差系数 可以求得 ， 所以系统的开环传递函数为： 绘制 值下的系统的 Bode 图 MATLAB程序为： num=10 。 f1=[1,0] 。f2=[1,1] 。f3=[0.25,1] 。 den=conv (f1,conv(f2,f3 。 bode(num,den 1.由公式 计算得未校正系统的剪切频率 ，系统未校正时的相角裕量 求得幅值裕量为 +8dB 得未校正时系统的频率为 2 ，校正装置在此频率产生一个 - 8dB 的增益，由以上条件及 ， 可解得校正装置的 参数 选取 所以