基于频率分析法的串联滞后超前校正

二○一○～二○一一学年第 一 学期 信息科学与工程学院 课程 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 报告 软件系统测试报告下载sgs报告如何下载关于路面塌陷情况报告535n,sgs报告怎么下载竣工报告下载 书 课程名称： 自动控制原理课程设计 班 级： 自动化 0806 学 号： 200804134179 姓 名： 徐 曙 指导教师： 章 政 　 二○一○ 年 十二 月 · 一、题目3：已知单位负反馈系统的开环传递函数为： 用用串联校正的频率域方法对系统进行串联校正设计。 任务：用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指标： （1）在单位斜坡信号 作用下，系统的速度误差系数 ； 时， 谐波输入的稳态误差 ； （2）系统校正后，相位裕量： ；在幅值穿越频率 之前不允许有 ； （3）对 的扰动信号，输出衰减到 · 二、校正前的系统特性 根据稳态误差系数的要求 得 原系统开环传递函数为 频率特性为： 图1. 时域阶跃响应 图2 校正前系统的伯德图 ，说明该系统处于临界稳定状态，且要进行串联校正的的 时， 谐波输入的稳态误差 ，即要满足 ， 即 ， 对于高频的扰动信号，要使其输出衰减到 ，即 ， 而当 时， ， 满足要求。 · 三、串联校正的设计思路 首先考虑串联滞后校正，即在保持系统开环放大系数不变的情况下，减小剪切频率，从而增加了相角裕度，提高了系统相对稳定性。串联滞后校正主要用来校正开环频率的低频区特性，如果对此系统进行串联滞后校正的话，可以让系统的相位裕度达到 以上，但不是将中频的 变成了 就是让滞后的网络时间常数变得很大，至少不满足幅值穿越频率之前不能出现 这一条件。显然达不到理想的效果。 串联超前校正主要是利用超前网络的相角引前特性来提高系统的相角裕量或相对稳定性，超前校正主要用于改变中频区特性的形状和参数，对此系统，可以利用超前校正让它的相位裕度达到 以上，由于 ，而新的截止频率会比较大，虽然可以提高系统的暂态特性，但是中频段一抬高，就难以保证 信号的衰减倍数了。经尝试，用一级超前校正，校正后的系统对 的扰动信号，输出衰减根本达不到 ，而且由于 比较大，也导致相位裕量难以提高到 ，由于系统对开环增益的要求比较严格，所以一级超前校正难以实现。如果用两级超前校正的话，仍达不到理想的效果。 综上，对于该系统最好的串联校正方法就是串联滞后-超前校正，既能提高系统的稳定性，提高系统的稳态误差，又能保证高频信号可以很好地排除外界干扰，又可以实现幅值穿越频率 之前不允许有 ，让穿过 的幅频特性斜率为 · 四、校正装置传递函数的参数的求解 EMBED Equation.3 图3 一般滞后-超前校正装置的伯德图 先确定网络超前部分的交接频率，由原系统的伯德图可知，当 时， 斜率从变为，故 。 由于 不能太大也不能太小，不妨取 ，可以求得 由 ，解得 可以得到校正后系统 ，可计算得 ，在幅值穿越频率 之前不允许有 ，则 ， ， 校正装置的 得到校正后系统 经检验： 时， 谐波输入的稳态误差 而当 时，仍有 满足要求。 校正后系统的框图如下： -1 · 五、校正后伯德图 图4 校正装置的伯德图 图5校正后系统的伯德图 图6 校正后系统的时域阶跃响应 图7 校正装置的实现 · 六、相关代码 syms ti a solve('pi/2+atan(ti*15)-atan(0.01*15)-atan(5.5*ti*15)-atan(0.1*15/5.5)-48*pi/180') a=double(ti) %wa的求解 k0=100; d1=conv(conv([1,0],[0.1,1]),[0.01,1]); disp('待校正的系统传递函数为：') G0=tf(k0,d1) figure(1),grid margin(G0);hold on figure(2) response_original=feedback(G0,1); step(response_original) n1=[16,100] d1=conv(conv(conv([1,0],[0.01,1]),[0.88,1]),[0.0182,1]); disp('校正后的系统传递函数为') G0=tf(n1,d1) figure(1);grid margin(G0);hold on figure(2);grid on response_original=feedback(G0,1); step(response_original) w=2*pi*60; G=100*(sqrt(1+w*w*0.16^2))/(w*(sqrt(1+w*w*0.0001))*(sqrt(1+w*w*0.88^2))*(sqrt(1+w*w*0.0182^2))) %60HZ 信号衰减倍数的计算 � EMBED Equation.3 ��� � EMBED Equation.3 ��� PAGE 1 _1355674956.unknown _1355679407.unknown _1355681982.unknown _1355686329.unknown _1355761297.unknown _1355761361.unknown _1355761624.unknown _1355761315.unknown _1355758474.unknown _1355682622.unknown _1355682530.unknown _1355680800.unknown _1355680835.unknown _1355680980.unknown _1355680810.unknown _1355679695.unknown _1355680704.unknown _1355676773.unknown _1355677004.unknown _1355678094.unknown _1355678572.unknown _1355679287.unknown _1355677039.unknown _1355676879.unknown _1355675303.unknown _1355676007.unknown _1355676333.unknown _1355671247.unknown _1355673726.unknown _1355674367.unknown _1355674841.unknown _1355674945.unknown _1355674382.unknown _1355674354.unknown _1355674264.unknown _1355672829.unknown _1355673150.unknown _1355673273.unknown _1355673201.unknown _1355672841.unknown _1355672282.unknown _1355672375.unknown _1355672680.unknown _1355671727.unknown _1355589845.vsd _1355670957.unknown _1355658514.unknown _1355669320.unknown _1355662557.unknown _1355657789.unknown _1355649688.vsd - 10 0 dB / ) ( L  2 1  1 1   20 ° 0 C  1  - 20 ° 1 1  2    _1199469015.unknown _1199469193.unknown _1291452466.unknown _1355573569.unknown _1199469340.unknown _1199469087.unknown _1190354751.unknown _1199468843.unknown _1199468899.unknown _1199468822.unknown