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 》
ﻩ课程设计任务书
题 　目
频 域 法 校 正
学生姓名
封 园
学号
2
专业班级
电气0８0３
设
计
内
容
与
要
求
设计内容：
1０．已知单位负反馈系统被控对象的传递函数为,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）主任签名
年 月　 　日
学生签名
2010年12月26日
目 录
1。1任务书……………………………………………………………（2)
2。１课程设计的题目…………………………………………………(4）
2。2设计思想及内容…………………………………………………(4)
2。3MATLAB中完整的编程……………………………………….。。（９)
２。4设计结论………………………………………………………….（1０)
2。5设计总结……………………………………………………….。（1１)
参考文献 …………………………………………………….。。 （　1２ )
自动控制理论课程设计
(一）课程设计的题目
１０. 已知单位负反馈系统被控对象的传递函数为，
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
cleaｒ　
nｕm＝[0　0 10］;
den＝[0。2 1　0 0]；
ｔf(num，ｄｅn）　 　 　 %写出系统的开环传递函数
Ｔraｎｓfｅr ｆｕnｃtｉon:
　 １0
——－—－-—-－-—--
0。２　ｓ^３ + s＾２
s1=tf（ｎum，den）； 　 　
ｆiguｒe(１）；margin(ｓ１）;hold ｏｎ 　 %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 = ／s < 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