自动控制原理大作业设计报告

自动控制原理大作业

基于MATLAB/SIMULINK平台的信号补偿系统设计

班级：

姓名：

学号：11218301011218301王紫潇

自动控制原理大作业设计报告

一、设计任务书

参考图1所示的闭环控制系统。试设计一个超前校正装置,使得相位裕度为45 ，幅值裕度不小于8分贝，稳态速度误差常数为4秒-1。利用MATLAB画出已校正系统的单位阶跃和单位斜坡响

应曲线。

图一

二、设计过程

计算过程：4

由题意及方框图可以得出：G0(S) s(s 1)(0.1s 1)，所以由传递函数可知：

4 20lgw,0 w 1;

4 L0(w) 20lg2,1 w 10;w 4 20lg0.1w3,10 w;

解得：wc 2，于是 0 900 arctan2 arctan0.2 15.26；设超前校正

1s 1aTs 1w1Gc(s) (a 1) Ts 1s 1w2

则 m 0 45 15.26 15

有'000取 m 44.7401 sin ma 5.751 sin m

得到又由

由L0w 10lga 0dB 'cwc 1.29rad/s'

1'w1 wc 1.28rad/sa

w2

取a w1 7.67rad/s

w1 1.28rad/s

w2 7.76rad/s

得到超前校正网络为：

1s 1

Gc s s 17.67；

于是与原系统串联，得到校正之后的开环传递函数为：

1s 141.28Ge(s) Gc(s) G0(s) 1；s 1s(s 1)(0.1s 1)

7.76

验算过程：

用matlab软件求解得： ' 48.40 450；kg Inf 8；

满足题目条件。

三、用matlab软件进行仿真分析

Bode图如下所示：

校正前传递函数：

校正函数：

校正后传递函数：

校正前阶跃函数：

校正后阶跃函数：

校正前斜坡函数：

校正后斜坡函数：

由图可以看出校正后系统对单位阶跃相应信号振荡的幅度减弱，超调量减

小，过渡时间减小；对单位斜坡信号稳态速度误差非常小，校正结果较好。

建立仿真模型：

四、心得体会

这次作业使对自动控制原理中的一些抽象的术语和一些难懂的函数关系式有了一些形象的认识，在调试过程中，发现微小参数的改变会导致相位裕度发生很大的改变，这也验证我们的所学的知识，在校正中，感受到了公式的神奇，以前我们都是知道怎样使用一个软件，但是我们现在是通过手算之后，在matlab上验证我们的结果，并且可以得到一致的结果，感觉学有所用。同时在完成的过程中，我和我的同学们积极交流，在一定程度上是我们加深了了解，增进了友谊。我感觉这样的大作业很有意义，给了我们动手实践的机会，给了我们验证知识的机会，真的希望法这样的课程可以多一点，来增强我们学习的动力与积极性，通过这次作业，把很多知识联系起来，受益匪浅。