串联滞后校正装置设计-课程设计

串联滞后校正装置设计-课程设计 -- 自 动 控 制 原 理 课 程 设 计 系( 学 院 ): 机械与电气 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 学院 专 业 班 级: 自动化 姓 名: 学 号: 题 目: 串联滞后校正装置设计 指 导 老 师: 设 计 时 间: 2012-12-14----2012-12-21 - -- 课程设计任务书: kG(s),2. 设一系统的开环传递函数为:，试设计串联校正网络0s(s，1)(0.5s，1) 0G(s)要求校正后，系统稳态速度误差系数=5秒-1，,40。 ,Kcv 要求:?确定采用何种校正装置。仿真校正前系统的开环对数频率特性图以 及系统的根轨迹图。 G(s) ?将校正前性能指标与期望指标进行比较，确定串联校正网络的c 传递函数，仿真出校正网络的开环频率特性曲线图。仿真校正后整个系统的开环 对数频率特性图以及系统的根轨迹图。 r(t)?当输入,1(t)时，仿真出校正前、后系统的单位阶跃响应曲线 h(t)。分析校正前后的单位阶跃响应曲线，得出结果分析结论。 目录 一、绪论............................................................ 7 二、校正前系统分析.................................................. 7 2.1校正前系统的单位阶跃响应曲线 .................................... 8 2.2校正前系统的开环对数频率特性曲线 ................................ 9 2.3 校正前系统的根轨迹............................................. 10 三、校正装置设计................................................... 11 3.1 参数的确定..................................................... 11 3.2 校正网络的开环对数频率特性曲线................................. 12 四、校正后系统分析................................................. 12 4.1校正后系统的单位阶跃响应曲线 ................................... 13 4.2 校正后系统的开环对数频率特性曲线............................... 14 4.3 校正后系统的根轨迹............................................. 15 五、结果分析…………………………………………………………………………16 六、个人心得及体会................................................. 17 七、参考文献....................................................... 17 摘要: 在系统中，往往需要加入一些校正装置来增加系统的灵活性，使系统发 生变化，从而满足给定的各项性能指标。按照校正装置的特性不同，可分 为PID校正，超前校正，滞后校正和滞后-超前校正。 我们在这里讨论串联滞后校正。在直流控制系统中，由于传递直流电压信 号，适于采用串联校正。 Abstract: IN the system, often need to add some correction apparatus to increase the flexibility of the system, allowing the system to - -- change, to meet the given performance index. According to the characteristics of different correction device, can be divided into PID correction, ahead of correction, correction for lag and lag lead correction. We discuss here the series lag correction. In the DC control system, because the transmission DC voltage signal, for the series correction. 关键词:串联 滞后 单位阶跃响应 稳定性 校正 Key word: Series connection Lag Unit step response Stability Correcting 一、 绪论 串联滞后校正是利用滞后网络或PI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，从而提高温稳定性，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 考虑用串联滞后. 滞后装置的特点: (1)输出相位总滞后于输入相位，这是校正中必须要避免的; (2)它是一个低通滤波器，具有高频衰减的作用; (3)利用它的高频衰减作用，使校正后的系统剪切频率前移，从而达到增 大相位裕量的目的。 二、校正前系统分析 单位反馈系统的开环传递函数为: 要求校正后系统的静态速度误差系数，相角裕度 1)对校正前系统进行分析，绘制该系统的单位阶跃响应曲线，如下图所示 : - -- 校正前系统的单位阶跃响应曲线 MATLAB程序: num=[5]; den=[0.5 1.5 1 0]; sys=tf(num,den); sys1=feedback(sys,1); t=0:0.1:45; step(sys1,t) hold on grid hold off 由校正前系统的单位阶跃响应曲线可知,该系统不稳定. (2)对校正前系统进行分析，由MATLAB绘制开环对数频率特性曲线图，如下图所示: - -- 校正前系统的开环对数频率特性曲线图 MATLAB程序: G0=tf([5],[0.5 1.5 1 0]) margin(G0); (3)绘制校正前系统的根轨迹图: - -- 校正前系统根轨迹图 MATLAB程序: sys=tf([5],[0.5 1.5 1 0]) rlocus(sys); 三、校正装置设计 (1)参数的确定 在系统前向通路中插入一个相位滞后的校正装置，确定校正装置传递函数。 即校正装置传递函数为:G= (2)校正装置的开环对数频率特性曲线图: - -- 校正网络的开环对数频率特性曲线图 MATLAB程序: GC=tf([9.90 1],[99.01 1]) bode(GC); 四、校正后系统 (1)校正后的单位阶跃响应: - -- 校正后的传递函数:G= MATLAB程序: num=[5]; den=[0.5 1.5 1 0]; sys1=tf(num,den); num1=[9.90 1]; den1=[99.01 1]; sys2=tf(num1,den1); sys3=sys1*sys2; sys4=feedback(sys3 ,1); t=0:0.1:45; step(sys4,t) 从阶跃响应图中可以看到，校正后的系统此时稳定。 (2)校正后的开环对数频率特性曲线图: - -- 校正后的开环对数频率特性曲线图 MATLAB程序: num=[5]; den=[0.5 1.5 1 0]; sys1=tf(num,den); num1=[9.90 1]; den1=[99.01 1]; sys2=tf(num1,den1); sys3=sys1*sys2; margin(sys3) grid 相角裕度=41.5?>=40? 幅值裕度=14.3dB (3)校正后系统的根轨迹图: - -- 校正后系统的根轨迹图 MATLAB程序: num=[5]; den=[0.5 1.5 1 0]; sys1=tf(num,den); num1=[9.90 1]; den1=[99.01 1]; sys2=tf(num1,den1); sys3=sys1*sys2; rlocus(sys3) 五、个人心得及体会 课程设计是培养学生综合运用所学知识,发现,提出,分析和解决实际问题,锻炼实践能力的重要环节,是对实际工作能力的具体训练和考察过程.。 通过本次课程设计，经过我们对系统的分析，计算，使系统达到满足要求，同时对原系统进行分析，计算绘制出原系统曲线。通过校正得出校正后的系统，同时进行分析，计算，调试，绘制新的图示，曲线。通过一系列的操作，使我们提高了实验技能和分析解决问题的能力。 - -- 六、参考文献 [1]《自动控制原理》 胡寿松 主编 科学出版社 [2] -