自动控制原理论文-控制系统的综合设计超前校正.doc

自动控制原理课程设计
专业: 测控技术与仪器
设计题目:控制系统的综合设计超前校正
班级:
学生姓名: 学号: 10号
指导教师:
分院院长:
教研室主任:
电气工程学院
目录
第一章课程设计内容与要求分析 1
设计内容 1
课程设计要求 1
课程设计报告要求 2
第二章超前校正理论与计算 4
采用超前校正的一般步骤 4
理论计算过程 4
第三章 Matlab程序设计 7
关于MATLAB 7
MATLAB程序的功能特点 7
MATLAB仿真设计 8
绘制原系统对数频率特性 8
绘制校正装置对数频率特性 9
绘制校正后系统对数频率特性 10
第四章 Simulink仿真设计 12
Simulink仿真设计 12
原系统单位阶跃响应 13
校正后系统单位阶跃响应 14
校正前、后系统单位阶跃响应 15
校正前、后系统阶跃响应曲线比较 16
第五章硬件电路设计及参数R、C值 17
硬件电路 17
参数R、C的值 18
总结 19
参考文献 20
附录 21
第一章课程设计内容与要求分析

针对二阶系统,利用有源串联超前校正网络(如图所示)进行系统校正。当开关S接通时为超前校正装置,其传递函数,其中,,,“-”号表示反向输入端。若Kc=1,且开关S断开,该装置相当于一个放大系数为1的放大器(对原系统没有校正作用)。
R1
·
+
·
·
ur
uc
R0
R2
R3
R4
C
S
图1-1超前校正电路
课程设计要求
,单位斜坡输入信号作用时稳态误差,开环截止频率wc’≥,相位裕量γ’≥45°。
,确定串联超前校正装置传递函数。
=100K,R2=R3=50K,根据计算结果确定有源超前校正网络元件参数R4、C值。
(设给定的电阻和电容:R=100K,C=1mF、10mF若干个)。
,绘制校正前、后及校正装置对数频率特性曲线,并验算设计结果。
-Simulink下建立系统仿真模型,求校正前、后系统单位阶跃响应特性,并进行系统性能比较。
,包括:搭建校正前后系统电路、输入阶跃信号并通过示波器观察校正前后系统输出响应曲线。
课程设计报告要求

(1)理论计算校正装置的过程。
(2)绘制系统电路图时各环节参数的计算过程(包括有源校正装置R4和C的计算过程)。
(3)利用Matlab仿真软件辅助分析设计的程序及校正前、后对数频率特性曲线。
(4)利用Matlab-Simulink建立校正前、后系统仿真模型。
(5)硬件电路及参数R,C的值。
(6)求单位阶跃响应曲线。
(7)计算校正前后系统超调量、调节时间,给出结论。
(8)硬件系统设计过程及设计结果,给出结论。
:
(1)根据模拟电路图1-1确定原系统数学模型、理论计算设计过程及结果、仿真设计过程及结果。
(2)校正前后系统性能计算及分析(包括计算校正前、后系统超调量、调节时间和阶跃响应稳态误差)。
(3)确定校正装置参数的过程,给出设计结论。
(4)在设计过程中出现的问题及解决的办法。
(5)课程设计总结,包括:本次课程设计过程中的收获、体会,以及对该课程设计的意见、建议等。
(6)上交电子版设计报告,包括Matlab仿真结果。
(7)设计中参考文献列表。
第二章超前校正理论与计算
此次课程设计利用有源串联超前校正网络进行系统校正。掌握系统校正方法及校正的应用,能够设计串联校正的步骤,了解校正对系统性能的改善,实现系统的校正。
采用超前校正的一般步骤
、

,给出设计过程


(通过实验比较)

根据实验室所提供设备、器件对下图系统进行校正,设计合理的校正装置使
R(s)
图2-1系统数学模型
校正后的系统满足:


设计校正装置
、。
首先由稳态性能指标的要求,可计算出放大系数,系统传递函数为: ,闭环传递函