自控原理课设 华北电力大学.docx

课程设计(综合实验)报告
( 2014-- 2015 年度第 1学期)
名称: 自动控制原理
题目: 自控课设
院系: 控制与计算机工程学院
班级: 自动化1203班
学号:
学生姓名:
指导教师: 张金芳
设计周数: 一周
成绩:

日期: 2015年1月21日
一、课程设计题目及报告要求
题目已知单位负反馈系统被控制对象的开环传递函数
任务:
分析系统单位阶跃响应的时域性能指标
当时,绘制系统的根轨迹,分析系统的稳定性
对系统进行频域分析,绘制其Nyquist图及Bode图,确定闭环系统的稳定性
用串联校正的频率域方法对系统进行串联校正设计,使系统满足如下动态及静态性能指标:

(1)在单位斜坡信号作用下,系统的稳态误差;
(2)系统校正后,相位裕量。

(1)在单位斜坡信号作用下,系统的稳态误差;
(2)系统校正后,相位裕量。
(3)系统校正后,幅值穿越频率。
课程设计报告的内容应包括以下几个部分:
单位阶跃响应时域指标的分析:绘制出系统的单位阶跃响应曲线,利用响应曲线计算出系统单位阶跃响应的性能指标
绘制系统的根轨迹,通过根轨迹分析系统的稳定性
绘制系统的Nyquist图和Bode图,由图分析系统的稳定性及稳定裕度
利用频率域串联校正方法对系统进行的串联校正
(1)分析设计要求,说明串联校正的设计思路(滞后校正,超前校正或滞后-超前校正);
(2)详细设计(包括的图形有:串联校正结构图,校正前系统的Bode图,校正装置的Bode图,校正后系统的Bode图);
(3)MATLAB编程代码及运行结果(包括图形、运算结果);
(4)校正实现的电路图及实验结果(校正前后系统的阶跃响应图);
(5)不同校正方法及装置的比较;
(6)总结(包括课程设计过程中的学****体会与收获、对本次课程设计的认识等内容)。
二、设计正文(原理、程序、图形)

1、系统的单位阶跃响应
程序:
G1=tf([1],[ 1 0]);
sys=feedback(G1,1);
figure(1)
t=0::6;
step(sys,t);
grid;
由图可得tr= tp= ts= 超调量为0,震荡次数N=0
2、零极点图,及系统的根轨迹
figure(2)
p=roots([ 1 0])
pzmap(G1);
grid;
程序结果:
p =
0
-
k>0时的根轨迹图
figure(3)
rlocus(G1);
rlocfind(G1);
grid;
k<0时的根轨迹图
figure(4)
rlocus(-G1);
rlocfind(-G1);
grid;
由图可看出当K > 0,可满足系统稳定。 
由图可看出 当K <0 时 ,系统不稳定 。
3、对系统进行频域分析
Bode图如下
figure(5)
margin(G1);
grid;

Nyquist图如下
figure(6)
nyquist(G1);
grid;
根据nyquist 稳定判据,R=0,P=0,Z=0  可知系统稳定
4、串联校正的频率域方法对系统进行串联校正设计
<,所以k=100
校正前系统的Bode图
G0=tf([100],[ 1 0])
Sys=feedback(G0,1)
figure(1)
[h0,r,wx,wc]=margin(G0)
margin(G0)
运行结果
h0 =
Inf
r =

wx =
Inf
wc =

其中相角裕度r=<45,截止频率wc= ,不满足要求

校正前系统的阶跃响应图
figure(2)
T=0::4;
step(Sys,T);
grid;
(1)超前校正
由于校正前的相角裕度小于要求的相角裕度,考虑选择串联超前校正装置
校正结构图
电路图
MATLAB程序
wm=27;
l=bode(G0,wm)
Lwc=20*log10(l)
a=10^(-*Lwc)
T=1/(wm*sqrt(a))
phi=asin((a-1)/(a+1))
Gc=(1/a)*tf([a*T 1],[T 1])
Gc=a*Gc
figure(3)
G=G0*Gc
[h,r,wx,wc]=margin(G)
margin(G)
运行结果
h