转子绕线机控制系统滞后校正设计.doc

学 号：
xxx
课 程 设 计
题 目
转子绕线机控制系统的滞后校正设计
学 院
自动化学院
专 业
自动化
班 级
自动化1304班
姓 名
屈升
指导教师
xxx
2016
年
1
月
12
日
课程设计任务书
学生姓名：屈升专业班级：自动化1304班
指导教师：xxx 工作单位：自动化学院
题 目: 转子绕线机控制系统的滞后校正设计
初始条件：已知转子绕线机控制系统的开环传递函数为:
要求系统的静态速度误差系数，相角裕度 。
要求完成的主要任务: （包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）
用MATLAB作出满足初始条件的最小K值的系统伯德图，计算系统的幅值裕度和相位裕度。
前向通路中插入一相位滞后校正，确定校正网络的传递函数。
用MATLAB画出未校正和已校正系统的根轨迹。
用MATLAB对校正前后的系统进行仿真分析，画出阶跃响应曲线，计算其时域性能指标。
课程设计说明书中要求写清楚计算分析的过程，列出MATLAB程序和MATLAB输出。说明书的格式按照教务处标准书写。
时间安排：
任务
时间（天）
审题、查阅相关资料
2
分析、计算
3
编写程序
2
撰写报告
2
论文答辩
1
指导教师签名： 年 月 日
系主任（或责任教师）签名： 年 月 日
目录
摘要 1
1设计要求 2
2设计方案 2
3设计原理 2
4设计分析及计算 3
3
4
5仿真程序及波形图案 6
6
6
7
9
9
11
6结果分析 14
7心得体会 14
参考文献 15
摘要
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。所谓自动控制，是指在没有人直接参及的情况下，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。自动控制技术是生产过程中的关键技术，也是许多高新技术产品中的核心技术。自动控制技术已广泛应用于制造业、农业、交通、航空及航天等众多产业部门，极大地提高了社会劳动生产率，改善了人们的劳动条件，丰富和提高了人民的生活水平。在今天的社会生活中，自动化装置无所不在，为人类文明进步做出了重要贡献。
在已知一个自动控制系统的结构形式及其全部参数的基础上，研究其稳定性条件，以及在典型输入信号的作用下，系统的稳定、瞬态性能及系统结构、参数及输入信号之间的关系问题，称为系统分析问题。在实际工程中，往往提出另外一个问题，即根据希望的稳态、瞬态性能指标，研究如何建立满足性能要求的控制系统，这称为系统设计问题。在控制理论课程中，控制系统的设计问题主要是指校正装置的设计。
MATLAB目前已发展成为由MATLAB语言、MATLAB 工作环境、MATLAB 图形处理系统、MATLAB 数学函数库和MATLAB 应用程序接口五大部分组成的集数值计算、图形处理、程序开发为一体的功能强大的系统,这次课设用到的主要软件就是MATLAB，用MATLAB软件处理校正前后的图形。
关键词：系统分析；相角裕度：滞后校正：MATLAB
转子绕线机控制系统的滞后校正设计
1设计要求
已知转子绕线机控制系统的开环传递函数为:
要求系统的静态速度误差系数，相角裕度 。
此课程设计的目标是在待校正系统的基础上串联一个滞后校正系统使之满足相角裕度条件。并且通过MATLAB对校正前后的系统进行仿真分析，画出阶跃响应曲线，计算其时域性能指标。
2设计方案
由于本课程设计的任务书上明确规定需要用滞后校正装置进行对开环系统进行调整使之满足要求，因此本次设计方案也是非常明确地。采用无源滞后矫正网络进行串联校正时，主要是利用其高频幅值衰减的特征，以降低系统的开环截止频率，提高系统的相角裕度。
3设计原理
串联滞后校正是利用滞后网络或 PID 控制器进行串联校正的基本原理，利用其具有负相移和负幅值的特斜率的特点，幅值的压缩使得有可能调大开环增益，从而提高稳定精度，也能提高系统的稳定裕度。 
在系统响应速度要求不高而抑制噪声电平性能要求较高的情况下，可以考虑采用串联滞后校正。此外，如果待校正系统已具备满意的动态性能，仅稳态性