自動(dòng)控制原理實(shí)驗(yàn)報(bào)告控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與校正

1、（運(yùn)行環(huán)境：MATLAB 6.5）班級：w1學(xué)號：一、實(shí)驗(yàn)名稱控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與校正二、實(shí)驗(yàn)?zāi)康膌 組合典型環(huán)節(jié)按題完成相應(yīng)曲線三、實(shí)驗(yàn)題目已知系統(tǒng)的框圖如下所示：(1)作原系統(tǒng)的伯德圖，求出系統(tǒng)靜態(tài)速度誤差系數(shù)，相位裕量和開環(huán)截止頻率(2)作時(shí)域仿真，求出階躍響應(yīng)曲線，記錄未校正系統(tǒng)的時(shí)域性能指標(biāo)%和(3)設(shè)計(jì)串聯(lián)超前校正裝置(s)，實(shí)現(xiàn)希望的開環(huán)頻域性能，即10；6rad/s(4)按照超前校正裝置的參數(shù)，進(jìn)行新的時(shí)域仿真，作出階躍響應(yīng)曲線，記錄校正后系統(tǒng)的時(shí)域性能指標(biāo)%和。四、實(shí)驗(yàn)知識相關(guān)MATLAB知識Num*:表示開環(huán)傳遞函數(shù)分子上由高階到底階的數(shù)Den*:表示開環(huán)傳遞函數(shù)分母上由高階到

2、底階的數(shù)Rlocus(num,den):開環(huán)增益k的范圍自動(dòng)設(shè)定Rlocus(num,den,k): 開環(huán)增益k的范圍由人工設(shè)定Sgrid:在已做出的根軌跡圖上或者零極點(diǎn)位置上做出等阻尼比和等無阻尼比的自然震蕩頻率網(wǎng)格線相關(guān)串聯(lián)知識根軌跡的概念根軌跡是開環(huán)系統(tǒng)某一參數(shù)從零變化到無窮大時(shí)，閉環(huán)系統(tǒng)特征根在s平面上變化的軌跡。增設(shè)零、極點(diǎn)對根軌跡的影響(1)增加開環(huán)零點(diǎn)對根軌跡的影響第一，加入開環(huán)零點(diǎn)，改變漸近線的條數(shù)和漸近線的傾角；第二，增加開環(huán)零點(diǎn)，相當(dāng)于增加微分作用，使根軌跡向左移動(dòng)或彎曲，從而提高了系統(tǒng)的相對穩(wěn)定性。系統(tǒng)阻尼增加，過渡過程時(shí)間縮短；第三，增加的開環(huán)零點(diǎn)越接近坐標(biāo)原點(diǎn)，微分作

3、用越強(qiáng)，系統(tǒng)的相對穩(wěn)定性越好。(2)增加開環(huán)極點(diǎn)對根軌跡的影響第一，加入開環(huán)極點(diǎn)，改變漸近線的條數(shù)和漸近線的傾角； 第二，增加開環(huán)極點(diǎn)，相當(dāng)于增加積分作用，使根軌跡向右移動(dòng)或彎曲，從而降低了系統(tǒng)的相對穩(wěn)定性。系統(tǒng)阻尼減小，過渡過程時(shí)間加長；第三，增加的開環(huán)極點(diǎn)越接近坐標(biāo)原點(diǎn)，積分作用越強(qiáng)，系統(tǒng)的相對穩(wěn)定性越差。 (3)增加開環(huán)偶極子的作用 增加一對開環(huán)偶極子，對根軌跡幾乎沒有影響，但可以改善系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能。根軌跡的分析閉環(huán)極點(diǎn)在s 左、右平面的分布反映了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。根軌跡全部位于s平面的左半側(cè)，且離虛軸越遠(yuǎn)越穩(wěn)定。對根軌跡理解的重要概念開環(huán)傳遞函數(shù)：前向通道和反饋通道的傳遞函數(shù)的乘積，Gk(

4、s)=G(s)*H(s)。閉環(huán)傳遞函數(shù)：C(s)/R(s)=G(s)/(1+Gk(s)；系統(tǒng)的開環(huán)增益: K根軌跡增益: K*開環(huán)傳遞函數(shù)的零點(diǎn)，開環(huán)傳遞函數(shù)的極點(diǎn)關(guān)于根軌跡的一些公式五、實(shí)驗(yàn)過程第一題Gc=1： Gc=s+5： Gc=(s+2)(s+3)：Gc=1/(s+5)：第二題第一步:在MATLAB的命令窗口中鍵入“num=1 3;den=1 2 0;rlocus(num,den)”，得圖如下：第二步： 第三步： 第三題第一步：由已知條件ts(2)4s,超調(diào)量40得 ， ，聯(lián)立可得 第二步：num=16;den=1 0.8 0 ;k=0:0.1:50;rlocus(num,den,k)

5、 sgrid(0.28,3.58)，得圖如下 大約估計(jì)出主導(dǎo)極點(diǎn)在（-1，j3.58）,（-1，-j3.58）八、實(shí)驗(yàn)小結(jié)此次試驗(yàn)剛上手時(shí)，不知所措。瞎鼓搗了半天，耐克圖標(biāo)死活沒有出現(xiàn)。仔細(xì)復(fù)習(xí)了一下PID，汗！比例、微分、積分環(huán)節(jié)，我是一個(gè)都沒有??！而且，Kd、T、Td、K大致的值都可從圖中看出，必須理解典型環(huán)節(jié)，而并不是瞎湊湊，再拼拼人品就能搞出來的。第一題中，Kd基本為延遲環(huán)節(jié)的最大值，K基本為慣性環(huán)節(jié)的最大值，Td基本為耐克圖標(biāo)的切線與橫軸的交點(diǎn)再減去延遲時(shí)間，T基本為圖標(biāo)的切線與K的橫坐標(biāo)的交點(diǎn)所得的縱坐標(biāo)再減去延遲時(shí)間。隨后按圖慢慢調(diào)整數(shù)值，一定要有耐心。第二題中，Step的屬性不能忘改，否則橫軸