自控原理綜合設(shè)計(jì)題

1、班級：自控1404 姓名：劉安東 學(xué)號：2014010658 自控原理綜合設(shè)計(jì)題題目：伺服系統(tǒng)在機(jī)器人控制、雷達(dá)天線跟蹤控制、火炮跟蹤控制等領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用。圖中所示是一個(gè)帶測速機(jī)反饋的伺服系統(tǒng)的動態(tài)結(jié)構(gòu)圖，試完成以下分析設(shè)計(jì)任務(wù)。(1) 當(dāng)位置調(diào)節(jié)器Gc（s）=1 (即未加入位置調(diào)節(jié)器)時(shí)，設(shè)測速機(jī)返饋系數(shù)分別為 ，試?yán)L出系統(tǒng)的根軌跡，并確定使系統(tǒng)共軛復(fù)數(shù)極點(diǎn)的阻尼比 時(shí)的比例控制器系數(shù)K，確定此時(shí)系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)，定性分析系統(tǒng)；解：當(dāng)位置調(diào)節(jié)器Gc（s）=1時(shí)系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)： 系統(tǒng)的特征方程： 以k為參變量，改寫特征方程為： 設(shè)： (1) 當(dāng) 時(shí)： (1) 開環(huán)極點(diǎn) 開環(huán)零點(diǎn) (2)

2、實(shí)軸上的根軌跡為：(3) 漸近線傾角和交點(diǎn)為： 分離點(diǎn)： 令 得分離點(diǎn)所以，用Matlab繪制根軌跡程序： >>clear >>num=1,1; >>den=1,5,4,0; >>sys=tf(num,den); >>rlocus(sys); >>grid因?yàn)?所以對應(yīng)射線角度為等 線與根軌跡交點(diǎn)為 系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)為：根據(jù)根軌跡得出閉環(huán)傳遞函數(shù) ，系統(tǒng)處于欠阻尼狀態(tài)，暫態(tài)相應(yīng)經(jīng)過振蕩，最終達(dá)到穩(wěn)定。(2) 當(dāng)a=1時(shí) 同理，用Matlab軟件繪制出根軌跡程序?yàn)椋?>>clear >>num=0,

3、1; >>den=1,4,0; >>sys=tf(num,den); >>rlocus(sys) >>grid因?yàn)樗詫?yīng)射線角度為等 線與根軌跡交點(diǎn)為系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)為： 因?yàn)椋韵到y(tǒng)為欠阻尼，向左出現(xiàn)振蕩的形式，最后趨于穩(wěn)定。(2) 如果希望閉環(huán)系統(tǒng)的共軛復(fù)數(shù)極點(diǎn)的阻尼比調(diào)節(jié)時(shí)間 ,位置調(diào)節(jié)器取為PD控制器，試設(shè)計(jì)PD控制,并選取一組參數(shù)使得系統(tǒng)滿足性能指標(biāo)，通過Matlab仿真計(jì)算系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)和單位斜坡響應(yīng)。解：設(shè)：PD控制器 位置主反饋的開環(huán)傳函：閉環(huán)傳遞函數(shù)超調(diào)量 取估計(jì)值： 得閉環(huán)傳遞函數(shù) 單位階躍響應(yīng)程序?yàn)椋?>&g

4、t;num=3,6 >>den=1,5,8,6; >>step(num,den)單位斜坡響應(yīng)： >>num=3,6 >>den=1,5,8,6,0; >>step(num,den)通過matlab多次調(diào)試后得到如下特性圖：單位階躍響應(yīng)：單位斜坡響應(yīng)：通過單位階躍響應(yīng)特性曲線得出，滿足初始條件，并得到此時(shí)參數(shù)0.60.150.5將其代入最后得出符合題意條件的閉環(huán)系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為：總結(jié)： 通過此次做綜合設(shè)計(jì)題，加深了我對自控原理綜合應(yīng)用題型的了解，更加提升了我們小組成員對存在問題時(shí)的探討能力及團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。一個(gè)人的思考范圍總是有限的，對于這類綜合設(shè)計(jì)題我們小組成員采取了共同思考并提出各自的解題思路，通過各自計(jì)算最終找出正確的解題方法，如在做第（2）題時(shí)，我們事先想到的是通過人工計(jì)算，找出主導(dǎo)極點(diǎn)來