2023年全國碩士研究生考試考研英語一試題真題(含答案詳解+作文范文)_第1頁
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文檔簡介

1、<p><b>  課程設(shè)計報告</b></p><p>  題 目 線性控制系統(tǒng)的校正及分析</p><p>  課 程 名 稱 自 動 控 制 原 理 </p><p>  院 部 名 稱 機電工程學(xué)院 </p><p>  專 業(yè) 電氣工程

2、及其自動化 </p><p>  班 級 10電氣工程及其自動化1班</p><p>  學(xué) 生 姓 名 </p><p>  學(xué) 號 </p><p>  課程設(shè)計地點 </p>&

3、lt;p>  課程設(shè)計學(xué)時 </p><p>  指 導(dǎo) 教 師 </p><p><b>  目 錄</b></p><p>  一、設(shè)計題目……………………………………………………………1</p><p>  二、設(shè)計目的和要求…………………

4、…………………………………1</p><p>  1、設(shè)計目的………………………………………………………1</p><p>  2、設(shè)計要求………………………………………………………1</p><p>  三、設(shè)計總體思路………………………………………………………1</p><p>  四、詳細(xì)設(shè)計步驟……………………………………………………

5、…2</p><p>  五、設(shè)計總結(jié)……………………………………………………………26</p><p>  六、參考文獻(xiàn)……………………………………………………………26</p><p><b>  一 、設(shè)計題目:</b></p><p>  已知單位負(fù)反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù), 試用頻率法設(shè)計串聯(lián)超前校正裝置,使系統(tǒng)

6、的相位裕度,靜態(tài)速度誤差系數(shù),增益欲度10—12dB。</p><p><b>  要求:</b></p><p>  1、能用MATLAB解復(fù)雜的自動控制理論題目。    2、能用MATLAB設(shè)計控制系統(tǒng)以滿足具體的性能指標(biāo)。    3、能靈活應(yīng)用MATLAB的CONTROL SYS

7、TEM 工具箱和SIMULINK仿 真軟件,分析系統(tǒng)的性能。</p><p><b>  設(shè)計目的與要求:</b></p><p><b>  設(shè)計目的:</b></p><p>  了解控制系統(tǒng)設(shè)計的一般方法、步驟。</p><p>  掌握對系統(tǒng)進(jìn)行穩(wěn)定性分析、穩(wěn)態(tài)誤差分析以及動態(tài)特性分

8、析的方法。</p><p>  掌握利用MATLAB對控制理論內(nèi)容進(jìn)行分析和研究的技能。</p><p>  提高分析問題解決問題的能力。</p><p><b>  設(shè)計要求:</b></p><p><b>  1、閱讀有關(guān)資料。</b></p><p>  2、對系統(tǒng)進(jìn)

9、行穩(wěn)定性分析、穩(wěn)態(tài)誤差分析以及動態(tài)特性分析。</p><p>  3、繪制根軌跡圖、Bode圖、Nyquist圖。</p><p>  4、設(shè)計校正系統(tǒng),滿足工作要求。</p><p><b>  三、總體設(shè)計思路</b></p><p> ?。?)、根據(jù)穩(wěn)態(tài)誤差的值,確定開環(huán)增益K。</p><p&

10、gt; ?。?)、利用已確定的開環(huán)增益K,確定校正前系統(tǒng)的傳遞函數(shù),畫出其bode圖,從圖上看出校正前系統(tǒng)的相位裕度和剪切頻率。</p><p>  (3)、根據(jù)相位裕度的要求,計算出超前校正裝置的參數(shù)a和T。即得校正裝置的傳遞函數(shù),然后得到校正后系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)。 </p><p>  (4)、驗證已校正系統(tǒng)的相位裕度和剪切頻率。</p><p><b&g

11、t;  四、詳細(xì)設(shè)計步驟</b></p><p>  1、 基于MATLAB用頻率法對系統(tǒng)進(jìn)行串聯(lián)校正設(shè)計,使其滿足給定的頻域性能指標(biāo)。要求程序執(zhí)行的結(jié)果中有校正裝置傳遞函數(shù)和校正后系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù),校正裝置的參數(shù)T,β等的值。</p><p> ?、攀紫?,由設(shè)計要求靜態(tài)速度誤差系數(shù)取,則有:</p><p>  所以,該系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為</p

12、><p> ?、拼_定未校正系統(tǒng)的剪切頻率,穿越頻率相角裕度和增益裕度。</p><p>  MATLAB程序如下:</p><p>  >> k=40;nun1=1;</p><p>  >> den1=conv([1 0],[0.0625 1]);</p><p>  >> den=c

13、onv([0.25 1],den1);</p><p>  >> s1=tf(k*nun1,den);</p><p>  >> figure(1);</p><p>  >> margin(s1)</p><p>  程序運行后 ,可得未經(jīng)校正系統(tǒng)的Bode圖及其性能指標(biāo)和未校正系統(tǒng)的階躍給定響應(yīng)曲線:&

14、lt;/p><p>  圖1-1 超前校正前系統(tǒng)的伯德圖</p><p>  根據(jù)以上校正前系統(tǒng)的伯德圖,頻域性能指標(biāo)如下:</p><p>  剪切頻率 穿越頻率</p><p>  相位裕度 增益裕度</p><p>  由此可以看出相位欲度,增益裕度,都不滿足題目要求,故需要校正。</p

15、><p>  ⑶利用MATLAB語言計算出超前校正器的傳遞函數(shù):</p><p>  根據(jù)題目要求,取校正后系統(tǒng)的相位裕度,增益裕度</p><p>  則要求才能滿足要求,即可求出校正后的得到計算結(jié)果:因此,校正后的剪切頻率應(yīng)在3.52rad/s左右,又由于計算結(jié)果與仿真有差距,我們?nèi)〖羟蓄l率。</p><p>  并編寫求滯后校正器傳遞函數(shù)的

16、程序,調(diào)用了超前校正器傳遞函數(shù)的函數(shù)。</p><p>  MATLAB程序如下:</p><p>  wc=3.95;k0=40;n1=1;</p><p>  d1=conv(conv([1 0],[0.0625 1]),[0.2 1]);</p><p>  beta=11.5;T=1/(0.1*wc);</p><

17、p>  >> betat=beta*T;Gc1=tf([T 1],[betat 1])</p><p><b>  程序結(jié)果為:</b></p><p>  即對于校正后系統(tǒng)的滯后校正補償器傳遞函數(shù)為:</p><p> ?、壤肕ATLAB語言計算出超前校正器的傳遞函數(shù)。</p><p>  要計算出

18、校正后系統(tǒng)的傳遞函數(shù),就編寫求校正器的傳遞函數(shù)的MATLAB程序,其中調(diào)用了求超前校正器傳遞函數(shù)的函數(shù)leadc(),leadc.m保存在matlab7.0\work\文件夾下,其中key=1時,為var=gama,是根據(jù)要求校正后的相角穩(wěn)定裕度計算滯后校正器;當(dāng)key=2時,為var=wc,則是根據(jù)要求校正后的剪切頻率計算校正器。若已知系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)與要求校正后的相角穩(wěn)定裕度或剪切頻率,求系統(tǒng)串聯(lián)滯后校正器傳遞函數(shù)時,就可以調(diào)用此

19、函數(shù)。leadc.m編制如下:</p><p><b>  n1=[40];</b></p><p>  d1=conv(conv([1 0],[0.0625 1]),[0.2 1]);</p><p>  sope=tf(n1,d1);wc=3.95;</p><p><b>  gama=25;</b

20、></p><p>  var(1)=gama;</p><p>  var(2)=wc;</p><p>  gama=var(1);</p><p>  wc=var(2);</p><p>  gama1=gama+5;</p><p>  num=sope.num{1};den=s

21、ope.den{1};</p><p>  ngv=polyval(num,j*wc);</p><p>  dgv=polyval(den,j*wc);</p><p>  g=ngv/dgv;</p><p>  thetag=angle(g);</p><p>  thetag_d=thetag*180/pi;&

22、lt;/p><p>  mg=abs(g);</p><p>  gama_rad=gama1*pi/180;</p><p>  z=(1+mg*cos(gama_rad-thetag))/(-wc*mg*sin(gama_rad-thetag));</p><p>  p=(cos(gama_rad-thetag)+mg)/(wc*sin(g

23、ama_rad-thetag));</p><p>  nc=[z,1];dc=[p,1];</p><p>  Gc=tf(nc,dc)</p><p><b>  運行結(jié)果:</b></p><p> ?、刃r炏到y(tǒng)校正后系統(tǒng)是否滿足題目要求。</p><p>  計算系統(tǒng)校正后的伯德圖及其性能

24、指標(biāo):</p><p>  校正后系統(tǒng)的相位裕度 </p><p>  包含有校正器的系統(tǒng)傳遞函數(shù)為:</p><p>  MATLAB程序如下:</p><p>  num=[64.04,40];</p><p>  den=conv([12.5,1],[1 0]),conv([0.0625 1],[0.2 1]))

25、;</p><p>  g=tf(num,den);</p><p>  figure(1);</p><p>  margin(g);</p><p>  圖1-2 超前校正后系統(tǒng)的伯德圖</p><p>  所以,剪切頻率,相角裕度,增益裕度穿越頻率。從而,由于增益裕度相位裕度滿足題目要求。</p>

26、<p>  2、利用MATLAB函數(shù)求出校正前與校正后系統(tǒng)的特征根,并判斷其系統(tǒng)是否穩(wěn)定,為什么?</p><p>  校正前的開環(huán)傳遞函數(shù)為:</p><p>  故該系統(tǒng)的閉環(huán)特征方程為:</p><p>  求系統(tǒng)特征根的MATLAB程序為:</p><p>  p=[2 42 160 6400];</p>&l

27、t;p><b>  roots(p)</b></p><p>  由于校正前系統(tǒng)單位負(fù)反饋的特征方程有右半平面的根,故校正前的閉環(huán)不系統(tǒng)穩(wěn)定。</p><p>  校正后的開環(huán)傳遞函數(shù)為:</p><p>  故該系統(tǒng)的閉環(huán)特征方程為:</p><p>  MATLAB程序為:</p><p&g

28、t;  p=[25 525 2000 80000 6400];</p><p>  >> roots(p) </p><p><b>  運行結(jié)果:</b></p><p>  由于校正后系統(tǒng)單位負(fù)反饋的特征方程沒有右半平面的根,故校正后的閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定。 </p><p>  3、利用MATLAB作出系統(tǒng)校

29、正前與校正后的單位脈沖響應(yīng)曲線,單位階躍響應(yīng)曲線,單位斜坡響應(yīng)曲線,分析這三種曲線的關(guān)系?求出系統(tǒng)校正前與校正后的動態(tài)性能指標(biāo)σ%、tr、tp、ts以及穩(wěn)態(tài)誤差的值,并分析其有何變化。</p><p>  1)校正前系統(tǒng)的動態(tài)性能分析:</p><p>  校正前的開環(huán)傳遞函數(shù)為:</p><p><b> ?。?)單位脈沖響應(yīng)</b><

30、;/p><p>  MATLAB程序為:</p><p>  >> k=40;n1=1;</p><p>  den1=conv([1 0],[0.0625 1]);</p><p>  den=conv([0.2 1],den1);</p><p>  s=tf(k*n1,den);</p>&

31、lt;p>  closep=feedback(s,1);</p><p><b>  figure(1)</b></p><p>  impulse(closep)</p><p>  圖3-1 校正前系統(tǒng)的單位脈沖響應(yīng)</p><p><b> ?、茊挝浑A躍響應(yīng)</b></p>

32、<p>  MATLAB程序為:</p><p>  >> k=40;n1=1;</p><p>  den1=conv([1 0],[0.0625 1]);</p><p>  den=conv([0.2 1],den1);</p><p>  s=tf(k*n1,den);</p><p>

33、  closep=feedback(s,1);</p><p><b>  figure(1)</b></p><p>  step(closep)</p><p>  圖3-2 校正前系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)</p><p>  要計算出階躍響應(yīng)動態(tài)性能參數(shù),就編寫求解階躍響應(yīng)動態(tài)性能參數(shù)的MATLAB程序,其中調(diào)用了函數(shù)p

34、erf(),perf.m保存在matlab7.0\work\文件夾下,其中key=1時,表示選擇5%誤差帶,當(dāng)key=2時表示選擇2%誤差帶。y,t是對應(yīng)系統(tǒng)階躍響應(yīng)的函數(shù)值與其對應(yīng)的時間。函數(shù)返回的是階躍響應(yīng)超調(diào)量sigma(即σ)、峰值時間tp、調(diào)節(jié)時間ts。 perf.m編制如下:</p><p>  function [sigma,tp,ts]=perf(key,y,t)</p><p

35、>  %MATLAB FUNCTION PROGRAM perf.m</p><p><b>  %</b></p><p>  %Count sgma and tp</p><p>  [mp,tf]=max(y);</p><p>  cs=length(t);</p><p>  ys

36、s=y(cs);</p><p>  sigma= (mp-yss)/yss</p><p><b>  tp=t(tf)</b></p><p><b>  %Count ts</b></p><p><b>  i=cs+1;</b></p><p>

37、;<b>  n=0;</b></p><p>  while n==0,</p><p><b>  i=i-1;</b></p><p>  if key==1,</p><p><b>  if i==1,</b></p><p><b>

38、;  n=1;</b></p><p>  elseif y(i)>1.05*yss,</p><p><b>  n=1;</b></p><p><b>  end;</b></p><p>  elseif key==2,</p><p><b&

39、gt;  if i==1,</b></p><p><b>  n=1;</b></p><p>  elseif y(i)>1.02*yss,</p><p><b>  n=1;</b></p><p><b>  end;</b></p>

40、<p><b>  end</b></p><p><b>  end;</b></p><p><b>  t1=t(i);</b></p><p>  cs=length(t);</p><p><b>  j=cs+1;</b></p

41、><p><b>  n=0;</b></p><p>  while n==0,</p><p><b>  j=j-1;</b></p><p>  if key==1,</p><p><b>  if j==1,</b></p><

42、;p><b>  n=1;</b></p><p>  elseif y(j)<0.95*yss,</p><p><b>  n=1;</b></p><p><b>  end;</b></p><p>  elseif key==2,</p>&

43、lt;p><b>  if j==1,</b></p><p><b>  n=1;</b></p><p>  elseif y(j)<0.98*yss,</p><p><b>  n=1;</b></p><p><b>  end;</b&g

44、t;</p><p><b>  end;</b></p><p><b>  end;</b></p><p><b>  t2=t(j);</b></p><p><b>  if t2<tp</b></p><p>&l

45、t;b>  if t1>t2;</b></p><p><b>  ts=t1</b></p><p><b>  end</b></p><p>  elseif t2>tp,</p><p><b>  if t2<t1,</b><

46、/p><p><b>  ts=t2</b></p><p><b>  else</b></p><p><b>  ts=t1</b></p><p><b>  end</b></p><p><b>  end<

47、/b></p><p>  MATLAB程序為:</p><p><b>  clear</b></p><p><b>  n1=40;</b></p><p>  d1=conv(conv([1 0],[0.0625 1]),[0.2 1]);</p><p>  

48、s1=tf(n1,d1);</p><p>  sys=feedback(s1,1);step(sys)</p><p>  [y,t]=step(sys);</p><p>  [sigma,tp,ts]=perf(1,y,t)</p><p><b>  程序結(jié)果為:</b></p><p>

49、  調(diào)節(jié)時間:ts=1.9801s</p><p>  峰值時間:tp=1.9421s</p><p>  超調(diào)量: sigma=0.1788</p><p>  由運行結(jié)果可知:,tr= 0.1142s,tp =1.9421s , ts = 1.9801s , ess =0 </p><p><b>  ⑶單位斜坡響應(yīng)<

50、;/b></p><p>  在Simulink 窗口里菜單方式下的單位斜坡響應(yīng)的動態(tài)結(jié)構(gòu)圖如下:</p><p>  圖3-3 校正前系統(tǒng)的單位斜坡響應(yīng)的動態(tài)結(jié)構(gòu)仿真圖</p><p>  校正前單位斜坡響應(yīng)曲線如下所示:</p><p>  圖3-4 校正前系統(tǒng)的單位斜坡響應(yīng)</p><p>  2)校正后系

51、統(tǒng)的動態(tài)性能分析:</p><p>  MATLAB編寫程序如下:</p><p><b>  clear</b></p><p>  n1=40;d1=conv(conv([1 0],[0.0625 1]),[0.2 1]);</p><p>  s1=tf(n1,d1);</p><p>  

52、s2=tf([1.601 1],[12.5 1]);</p><p>  sope=s1*s2;</p><p>  Go=feedback(sope,1,-1)</p><p>  [y,t]=step(Go);</p><p>  C=dcgain(Go);</p><p>  [max_y,k]=max(y);

53、 </p><p><b>  tp=t(k)</b></p><p>  max_overshoot=100*(max_y-C)/C</p><p><b>  r1=1;</b></p><p>  while(y(r1)<0.1*C)</p><p><b&

54、gt;  r1=r1+1;</b></p><p><b>  end</b></p><p><b>  r2=1;</b></p><p>  while(y(r2)<0.9*C)</p><p><b>  r2=r2+1;</b></p>

55、<p><b>  end</b></p><p>  tr=t(r2)-t(r1)</p><p>  s=length(t);</p><p>  while y(s)>0.98*C&&y(s)<1.02*C</p><p><b>  s=s-1;</b>

56、;</p><p><b>  end</b></p><p>  ts=t(s),figure(1);step(Go)</p><p>  figure(2);impulse(Go)</p><p>  figure(3);</p><p>  [num2,den2]=tfdata(Go,

57、9;v');</p><p>  step(num2,[den2,0])</p><p>  ess=1-dcgain(Go)</p><p>  圖3-5 校正后系統(tǒng)的單位脈沖響應(yīng)</p><p>  圖3-6 校正后系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)</p><p>  圖3-8 校正后系統(tǒng)的單位斜坡響應(yīng)</p>

58、;<p><b>  運行結(jié)果:</b></p><p>  峰值時間:tp=0.7534s</p><p>  超調(diào)量: max-overshoot=48.8382</p><p>  上升時間:0.2825s</p><p>  調(diào)節(jié)時間:2.6368</p><p><

59、b>  穩(wěn)態(tài)誤差:=0</b></p><p>  MATLAB編寫程序2如下:</p><p><b>  clear</b></p><p><b>  n1=40;</b></p><p>  d1=conv(conv([1 0],[0.0625 1]),[0.2 1]);&

60、lt;/p><p>  s1=tf(n1,d1);</p><p>  s2=tf([1.601 1],[12.5 1]);</p><p>  sope=s1*s2;</p><p>  sys=feedback(sope,1);step(sys)</p><p>  [y,t]=step(sys);</p>

61、<p>  [sigma,tp,ts]=perf(1,y,t)</p><p><b>  運行結(jié)果:</b></p><p>  超調(diào)量: sigma=0.4883 </p><p>  峰值時間:tp =0.7534s </p><p>  調(diào)節(jié)時間:ts=2.6368 s </p&

62、gt;<p>  運行結(jié)果:tr=0.2825s,tp=0.7534s,ts=2.6368s, </p><p>  單位脈沖、階躍、斜坡響應(yīng)曲線的相互對應(yīng)關(guān)系是:</p><p>  單位脈沖響應(yīng)的積分是單位階躍響應(yīng)曲線,單位階躍響應(yīng)的積分是單位斜坡響應(yīng)。</p><p>  校正前:,tr= 0.1142

63、s,tp =1.9421s , ts = 1.9801s , ess =0</p><p>  校正后: ,tr=0.2825s,tp=0.7534s,ts=2.6368s,ess =0</p><p>  比較兩者之間變化:超調(diào)量:。校正后,超調(diào)量增大,曲線收斂。</p><p>  上升時間tr:時間(也指從零上升到穩(wěn)態(tài)值所需要的時間)。校正后,時間延長了。&l

64、t;/p><p>  峰值時間tp: 校正后,時間提前了。</p><p>  調(diào)節(jié)時間ts: 校正后,時間變長了。</p><p>  穩(wěn)態(tài)誤差ess:校正后,系統(tǒng)穩(wěn)定,穩(wěn)態(tài)誤差為0。 </p><p>  4、繪制系統(tǒng)校正前與校正后的根軌跡圖,并求其分離點、匯合點及與虛軸交點的坐標(biāo)和相應(yīng)點的增益值,得出系統(tǒng)穩(wěn)定時增益的變化范圍。</p&

65、gt;<p>  4.1校正前系統(tǒng)的根軌跡分析:</p><p>  校正前的開環(huán)傳遞函數(shù)為:</p><p>  MATLAB程序如下:</p><p><b>  num1=1;</b></p><p>  den1=conv([1 0],[0.0625 1]);</p><p>

66、;  den=conv([0.2 1],den1);</p><p>  s1=tf(num1,den);</p><p>  rlocus(s1)</p><p>  [k,poles]=rlocfind(s1)</p><p>  圖4-1 校正前系統(tǒng)的根軌跡</p><p><b>  確定分離點坐標(biāo):

67、</b></p><p>  圖4-2 校正前根軌跡的分離點坐標(biāo)</p><p>  分離點坐標(biāo)d=-2.27</p><p><b>  增益K*=1.07</b></p><p>  確定與虛軸交點的坐標(biāo):</p><p>  圖4-3 校正前根軌跡與虛軸的交點坐標(biāo)</p&g

68、t;<p>  與虛軸的交點坐標(biāo):、。</p><p><b>  增益K*=19.6</b></p><p>  校正前系統(tǒng)穩(wěn)定時增益K*的變化范圍是K*<5.02,而題目中的K*=10,校正前的閉環(huán)系統(tǒng)不穩(wěn)定。</p><p>  4.2校正后系統(tǒng)的根軌跡分析</p><p>  校正后的開環(huán)傳遞

69、函數(shù)為:</p><p>  MATLAB程序如下:</p><p><b>  num1=1;</b></p><p>  den1=conv([1 0],[0.0625 1]);</p><p>  den=conv([0.2 1],den1);</p><p>  s1=tf(num1,de

70、n);</p><p>  num2=[1.601 1];den2=[12.5 1];</p><p>  s2=tf(num2,den2);</p><p><b>  s=s1*s2;</b></p><p><b>  rlocus(s)</b></p><p>  [

71、k,poles]=rlocfind(s) </p><p>  圖4-4 校正后系統(tǒng)的根軌跡</p><p><b>  確定分離點坐標(biāo):</b></p><p>  圖4-5 校正后根軌跡的分離點坐標(biāo)</p><p>  分離點坐標(biāo)d=-0.0412</p><p>  增益K*=0.0212&

72、lt;/p><p>  確定與虛軸交點的坐標(biāo):</p><p>  圖4-6校正后根軌跡與虛軸的交點坐標(biāo)</p><p>  與虛軸的交點坐標(biāo):、。</p><p><b>  增益K*=122</b></p><p>  5、繪制系統(tǒng)校正前與校正后的Nyquist圖,判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性,并說明理由。

73、 5.1校正前系統(tǒng)的幅相特性</p><p>  校正前的開環(huán)傳遞函數(shù)為:</p><p>  MATLAB程序如下:</p><p><b>  k=40;</b></p><p><b>  num1=1;</b></p><p>  den1=conv([1 0],[

74、0.0625 1]);</p><p>  den=conv([0.2 1],den1);</p><p>  s1=tf(k*num1,den);</p><p>  nyquist(s1)</p><p><b>  運行結(jié)果:</b></p><p>  圖5-1 校正前系統(tǒng)的Nyquist

75、曲線</p><p>  由于開環(huán)傳遞函數(shù)中含有一個積分環(huán)節(jié),所以從到順時針補畫一圈,再由上圖可知,Nyquist曲線順時針圍繞點(-1,j0)兩圈,所以,,而,所以校正前閉環(huán)系統(tǒng)不穩(wěn)定。</p><p>  5.2校正后系統(tǒng)的幅相特性</p><p>  校正后的開環(huán)傳遞函數(shù)為:</p><p>  MATLAB程序如下:</p>

76、;<p><b>  k=40;</b></p><p><b>  num1=1;</b></p><p>  den1=conv([1 0],[0.0625 1]);</p><p>  den=conv([0.2 1],den1);</p><p>  s1=tf(num1,de

77、n);</p><p>  num2=[1.601 1];den2=[12.5 1];</p><p>  s2=tf(num2,den2);</p><p><b>  s=s1*s2;</b></p><p>  nyquist(s)</p><p><b>  運行結(jié)果:</

78、b></p><p>  圖5-2 校正后系統(tǒng)的Nyquist曲線</p><p>  由于開環(huán)傳遞函數(shù)中含有一個積分環(huán)節(jié),所以從到順時針補畫一圈,再由上圖可知,Nyquist曲線順時針圍繞點(-1,j0)0圈,所以,,而,所以,所以校正后閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定。</p><p>  6、繪制系統(tǒng)校正前與校正后的Bode圖,計算系統(tǒng)的幅值裕量,相位裕量,幅值穿越頻率和相

79、位穿越頻率。判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性,并說明理由。</p><p> ?。?)校正前系統(tǒng)的對數(shù)幅頻特性及對數(shù)相頻特性</p><p>  校正前的開環(huán)傳遞函數(shù)為:</p><p>  MATLAB程序如下:</p><p><b>  clear;</b></p><p><b>  k=40;

80、</b></p><p><b>  n1=1;</b></p><p>  d1=conv(conv([1 0],[0.0625 1]),[0.2 1]);</p><p>  s1=tf(k*n1,d1);</p><p>  figure(1);</p><p>  margin

81、(s1);</p><p>  圖6-1校正前系統(tǒng)的Bode圖</p><p>  求幅值裕量,相位裕量,幅值穿越頻率和相位穿越頻率。</p><p>  圖6-2校正前系統(tǒng)頻域性能指標(biāo)</p><p><b>  由圖可知:</b></p><p><b>  幅值裕量。</b&

82、gt;</p><p><b>  相位裕量。</b></p><p><b>  幅值穿越頻率。</b></p><p><b>  相位穿越頻率。</b></p><p>  由于開環(huán)傳遞函數(shù)中含有一個積分環(huán)節(jié),應(yīng)從對數(shù)相頻特性曲線上處開始,用虛線向上補畫角。所以,在開環(huán)對

83、數(shù)幅頻的頻率范圍內(nèi),對應(yīng)的開環(huán)對數(shù)相頻特性曲線對線有一次負(fù)穿越,即,則,,所以校正前閉環(huán)系統(tǒng)不穩(wěn)定。</p><p> ?。?)校正后系統(tǒng)的對數(shù)幅頻特性及對數(shù)相頻特性</p><p>  校正后的開環(huán)傳遞函數(shù)為:</p><p>  MATLAB程序如下:</p><p><b>  clear</b></p>

84、;<p><b>  n1=40;</b></p><p>  d1=conv(conv([1 0],[0.0625 1]),[0.2 1]);</p><p>  s1=tf(n1,d1);</p><p>  s2=tf([1.601 1],[12.5 1]);</p><p><b>  s

85、=s1*s2;</b></p><p><b>  margin(s)</b></p><p>  圖6-3校正后系統(tǒng)的Bode圖</p><p>  求幅值裕量,相位裕量,幅值穿越頻率和相位穿越頻率。</p><p>  圖6-4校正后系統(tǒng)頻域性能指標(biāo)</p><p><b&g

86、t;  由圖可知:</b></p><p><b>  幅值裕量。</b></p><p><b>  相位裕量。</b></p><p><b>  幅值穿越頻率。</b></p><p><b>  相位穿越頻率。</b></p>

87、;<p>  由于開環(huán)傳遞函數(shù)中含有一個積分環(huán)節(jié),應(yīng)從對數(shù)相頻特性曲線上處開始,用虛線向上補畫角。所以,在開環(huán)對數(shù)幅頻的頻率范圍內(nèi),對應(yīng)的開環(huán)對數(shù)相頻特性曲線對線無穿越,即、,則,,所以校正后閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定。</p><p>  并且校正后的系統(tǒng)的相位裕度,靜態(tài)速度誤差系數(shù),增益欲度10—12dB。均符合題目設(shè)計的要求,故系統(tǒng)校正到此全部完成。</p><p><b>

88、;  五、設(shè)計總結(jié)</b></p><p>  通過這次的課程設(shè)計,讓我熟識了MATLAB的用法,也使我對校正裝置有了更加深刻的認(rèn)識,超前校正裝置,也理解了經(jīng)典控制理論在自動控制分析中發(fā)揮的作用。懂得了只有判穩(wěn)過的系統(tǒng),才能計算穩(wěn)態(tài)誤差,所以控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析是系統(tǒng)時域分析、誤差穩(wěn)態(tài)分析、根軌跡分析與頻率分析的前提。有時候我們會查閱很多的書籍僅僅為了獲得某一個源程序,這種奮斗、拼搏的過程很值得回味,

89、也讓我們獲得了很多的知識,與此也有莫大的成就感。在本次的設(shè)計中讓我了解到,在沒有做任何事之前,不要畏懼,相信自己能做好。雖然在本次的設(shè)計中遇到的不少困難,通過查詢資料和請教同學(xué),讓我順利的完成了本次的課程設(shè)計。雖然這次的設(shè)計做的不算太好,但我做的很好了,以后會更加努力。</p><p><b>  六、參考文獻(xiàn)</b></p><p>  [1] 黃忠霖編. 自動控制

90、原理的MATLAB實現(xiàn)[M].北京:國防工業(yè)出版社,2007.</p><p>  [2] 黃忠霖等編. 控制系統(tǒng)MATLAB計算及仿真[M].北京:國防工業(yè)出版社,2010.</p><p>  [3] 程 鵬編.自動控制原理[M].北京:高等教育出版社,2010.</p><p>  [4] 張德豐等編.MATLAB控制系統(tǒng)設(shè)計與仿真. 北京:電子工業(yè)出版社,2

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