自動(dòng)化專業(yè)課程設(shè)計(jì)報(bào)告

1、自動(dòng)化專業(yè)課程設(shè)計(jì)報(bào)告 自動(dòng)化專業(yè)課程制定報(bào)告 自動(dòng)化專業(yè)課程制定報(bào)告 自動(dòng)控制原理課程制定 題目：超前矯正環(huán)節(jié)的制定 班級(jí)自動(dòng)化09-1姓名楊金鳳學(xué)號(hào)0905130122時(shí)間201*.12.13-201*.12.17地點(diǎn)電信實(shí)驗(yàn)十九軟件機(jī)房指導(dǎo)教師崔新忠 大連海洋大學(xué)信息工程學(xué)院 自動(dòng)化教研 超前矯正環(huán)節(jié)的制定 一，制定課題 已知單位反饋系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)如下： kgoss10.1s10.3s 試制定超前矯正環(huán)節(jié)，使其矯正后系統(tǒng)的靜態(tài)速度誤差系數(shù)kv6，相角裕度為45度，并繪制矯正前后系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)曲線，開環(huán)bode圖和閉環(huán)nyquist圖。 二、課程制定目的 1.通過課程制定使學(xué)生更進(jìn)一

2、步掌握自動(dòng)控制原理課程的有關(guān)知識(shí)，加深對(duì)內(nèi)涵的理 解，提升解決實(shí)際問題的能力。 2.理解自動(dòng)控制原理中的關(guān)于開環(huán)傳遞函數(shù)，閉環(huán)傳遞函數(shù)的概念以及二者之間的區(qū) 別和聯(lián)系。 3.理解在自動(dòng)控制系統(tǒng)中對(duì)不同的系統(tǒng)選用不同的矯正方式，以保證得到最正確的系 統(tǒng)。 4.理解在矯正過程中的靜態(tài)速度誤差系數(shù)，相角裕度，截止頻率，超前(滯后)角頻率， 分度系數(shù)，時(shí)間常數(shù)等參數(shù)。 5.學(xué)習(xí)matlab在自動(dòng)控制中的應(yīng)用，會(huì)利用matlab提供的函數(shù)求出所需要得到 的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。 6.從總體上把握對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行矯正的思路，能夠?qū)⒗碚摬僮髀?lián)系實(shí)際、運(yùn)用于實(shí)際。三、課程制定思想 我選擇的題目是超前矯正環(huán)節(jié)的制定，通過參照課本

3、和課外書，我大體按以下思路進(jìn)行制定。首先通過編寫程序顯示矯正前的開環(huán)bode圖，單位階躍響應(yīng)曲線和閉環(huán)nyquist圖。在bode圖上找出剪切頻率，算出相角裕量。然后依據(jù)制定要求求出使相角裕量等于45度的新的剪切頻率和分度系數(shù)a。最后通過程序顯示矯正后的bode圖，階躍響應(yīng)曲線和nyquist圖，并驗(yàn)證其是否符合要求。四、課程制定的步驟及結(jié)果1、因?yàn)?gosk是型系統(tǒng)，其靜態(tài)速度誤差系數(shù)s10.1s10.3skv=k,因?yàn)轭}目要求 矯正后系統(tǒng)的靜態(tài)速度誤差系數(shù)kv6，所以取k=6。通過以下程序畫出未矯正系統(tǒng)的開環(huán)bode圖，單位階躍響應(yīng)曲線和閉環(huán)nyquist圖：k=6;n1=1; d1=co

4、nv(conv(10,0.11),0.31);mag,phase,w=bode(k*n1,d1);figure(1); margin(mag,phase,w);holdon;figure(2); s1=tf(k*n1,d1);sys=feedback(s1,1);step(sys);figure(3); sys1=s1/(1+s1);nyquist(sys1);gridon 圖1-矯正前開環(huán)波特圖圖2-矯正前輸入波形 由矯正前bode圖可以得出其剪切頻率為3.74，可以求出其相角裕量 0=1800-900-arctanc0=21.20370。根本不滿足題目要求，所以要制定超前矯正網(wǎng)絡(luò)。 圖3-

5、矯正前閉環(huán)奈斯圖 2、確定超前矯正函數(shù)，即確定超前網(wǎng)絡(luò)參數(shù)a和t。確定該參數(shù)的關(guān)鍵是求超前網(wǎng)絡(luò)的剪切頻率c，有以下公式： l(wc)lc(wm)10lga；1 t1wma；2 marcsina1；3a1a和 由1、2、3三個(gè)公式可的關(guān)于 c的方程組： 10lga20lgarcsin6方程1 (jwc)(0.1jwc1)(0.3jwc1)a190arctan(0.1wc)arctan(0.3wc)45方程2a1 用matlab解方程組程序如下： aw=solve("10*log10(a)=20*log10(w*sqrt(0.1*w)2+1)*sqrt(0.3*w)2+1)-20*log

6、10(6)","asin(a-1)/(a+1)+pi/2-atan(0.1*w)-atan(0.3*w)=pi/4","a,w")可求得：a=7.737076 =6.444739rad/s所以, t1wma=0.05578s 所以超前網(wǎng)絡(luò)傳遞函數(shù)可確定為：gcs1ats10.4316s 1ts10.05578s3、超前網(wǎng)絡(luò)參數(shù)確定后，已矯正系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)可寫為：gc(s)g0(s)6(10.4316s) s(10.1s)(10.3s)(10.0558s)畫該函數(shù)的bode圖以檢驗(yàn)該函數(shù)是否符合制定要求，程序如下： k=6;n1=1; d1=

7、conv(conv(10,0.11),0.31);s1=tf(k*n1,d1);n2=0.43161;d2=0.055781;s2=tf(n2,d2);sope=s1*s2;figure(1); mag,phase,w=bode(sope);margin(mag,phase,w); 圖4-矯正后開環(huán)波特圖 由圖可以看出，矯正后的系統(tǒng)相角裕量等于45，所以符合制定要求。持續(xù)畫出已矯正系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)曲線和閉環(huán)nyquist圖，程序如下k=6;n1=1; d1=conv(conv(10,0.11),0.31);s1=tf(k*n1,d1);n2=0.43161;d2=0.055781;s2=tf(n2,d2);sope=s1*s2;figure(1); sys=feedback(sope,1);step(sys);figure(2); s3=sope/(1+sope);nyquist(s3);gridon; 0 圖5-矯正后閉環(huán)奈斯圖圖6-矯正后輸入 五、課程制定總結(jié) 通過一周的課程制定我對(duì)自動(dòng)控制原理有了一定程度的理解，這次課程制定我選擇的題目是超前矯正網(wǎng)絡(luò)的制定，原本對(duì)這一模塊的知識(shí)掌握的不是很好，但是通過這次課設(shè)，使我對(duì)超前矯正網(wǎng)絡(luò)制定思路和制定體系格式有了一定的了解，在實(shí)驗(yàn)的過程中，通過對(duì)matlab工具的使用，是思路更