自控课程设计.doc

西安石油大学课程设计电子工程学院电气工程及其自动化专业电气0803班题目频域法校正学生封园指导老师魏娜二零一零年十二月《自动控制理论I》 课程设计任务书题目频域法校正学生姓名封园学号200805080226专业班级电气0803设计内容与要求设计内容:,试用Bode图设计方法对系统进行超前串联校正设计,使系统校正后满足:在单位斜坡信号下的K=10rad/s;开环系统剪切频率≥20rad/s。设计要求:(1)编程绘制原系统的Bode图,并计算出原系统的幅值裕量及相角裕量;(2)选择校正方式,进行校正装置的设计,得出相应的校正装置的参数;(3)编程绘制校正后系统的Bode图,并计算出校正后系统的幅值裕量及相角裕量;(4)整理设计结果,提交设计报告。起止时间2010年12月20日至2010年12月27日指导教师签名年月日系(教研室)……………………………………………………………(2)…………………………………………………(4)…………………………………………………(4)………………………………………...(9)………………………………………………………….(10)………………………………………………………..(11)参考文献……………………………………………………...(12)自动控制理论课程设计(一),试用Bode图设计方法对系统进行超前串联校正设计,使系统校正后满足:⑴在单位斜坡信号下的K=10rad/s;⑵开环系统剪切频率≥20rad/s。(二)设计思想及内容(分析:根据题意知要使校正后的系统满足:①在单位斜坡信号下k=10rad/s;②校正后的开环系统剪切频率≥20rad/s。)(1)满足校正后系统在斜坡信号下的k值。取k=10rad/s则被控对象的传递函数为:(2)做原系统的Bode图与阶跃响应曲线,检查是否满足题目要求。检查原系统的频域性能指标是否满足题目要求并观察其阶跃响应曲线的形状在程序文件方式下执行如下MATLAB程序clearnum=[0010];den=[];tf(num,den)%写出系统的开环传递函数Transferfunction:10-------------^3+s^2s1=tf(num,den);figure(1);margin(s1);holdon%画出原系统的幅值相角频域Bode图figure(2);sys=feedback(s1,1);step(sys)%画出原系统的单位阶跃响应图程序运行后,得到如下图的未校正系统的Bode图及其性能指标,还有未校正系统的单位阶跃响应曲线。图1-1未校正系统的Bode图及频域性能图1-2未校正系统的单位阶跃响应由图可知,系统校正前,剪切频率=<20rad/s,不满足要求。所以系统需要校正。(3)求校正装置的传递函数。设超前校正装置的传递函数由于=20rad/s已知,可以根据来计算a,T的值。L(wc)=10*log(1/a);而L(wc)=20*log(k/(*wc^3))①将wc=20rad/s带入①式便可以求得a的值;而wc=1/(sqrt(a)*T);②将得到的a和已知的wc的数值带入②式便可以得到T的值。根据所得到的a和T,将其带入设得的校正系统的传递函数,便可以求得校正系统的传递函数。具体编程步骤如下:wc=20;L=bode(s1,wc)L=>>Lwc=20*log10(L)%求出校正曲线在wc等于20rad/s处的值Lwc=->>a=10^(*Lwc)%求取a的值a=-005>>T=1/(wm*sqrt(a))%求取T的值T=>>nc=[T,1];%求取校正系统的传递函数dc=[a*T,1];sysc=tf(nc,dc)Transferfunction:+1---------------+1(4)检验系统校正后是否满足题目要求。根据步骤(3)中得到的校正系统的传递函数验证是否满足题目要求。具体编程步骤如下:sys=s1*sysc%求取校正后系统的传递函数Transferfunction:+10----------------------------------005s^4+^3+s^2>>figure(1);margin(sys)%绘制校正后系统的Bode图及频域性能>>figure(2);sys=feedback(sys,