自动控制原理课程设计(室温控制系统校正装置设计)讲课稿
- 格式:doc
- 大小:525.50 KB
- 文档页数:10
自动控制原理课程设计一、引言自动控制原理课程设计是为了帮助学生深入理解自动控制原理的基本概念、原理和方法,通过实际项目的设计与实现,培养学生的工程实践能力和创新思维。
本文将详细介绍自动控制原理课程设计的标准格式,包括任务目标、设计要求、设计方案、实施步骤、实验结果及分析等内容。
二、任务目标本次自动控制原理课程设计的目标是设计一个基于PID控制算法的温度控制系统。
通过该设计,学生将能够掌握PID控制算法的基本原理和应用,了解温度传感器的工作原理,掌握温度控制系统的设计和实现方法。
三、设计要求1. 设计一个温度控制系统,能够自动调节温度在设定范围内波动。
2. 使用PID控制算法进行温度调节,实现温度的精确控制。
3. 使用温度传感器实时监测温度值,并将其反馈给控制系统。
4. 设计一个人机交互界面,能够实时显示温度变化和控制系统的工作状态。
5. 设计一个报警系统,当温度超出设定范围时能够及时发出警报。
四、设计方案1. 硬件设计方案:a. 使用温度传感器模块实时监测温度值,并将其转换为电信号输入到控制系统中。
b. 控制系统使用单片机作为主控制器,通过PID控制算法计算控制信号。
c. 控制信号通过电路板连接到执行器,实现温度的调节。
d. 设计一个报警电路,当温度超出设定范围时能够触发警报。
2. 软件设计方案:a. 使用C语言编写单片机的控制程序,实现PID控制算法。
b. 设计一个人机交互界面,使用图形化界面显示温度变化和控制系统的工作状态。
c. 通过串口通信将温度数据传输到电脑上进行实时监控和记录。
五、实施步骤1. 硬件实施步骤:a. 搭建温度控制系统的硬件平台,包括温度传感器、控制系统和执行器的连接。
b. 设计并制作电路板,将传感器、控制系统和执行器连接在一起。
c. 进行硬件连接调试,确保各个模块正常工作。
2. 软件实施步骤:a. 编写单片机的控制程序,实现PID控制算法。
b. 设计并编写人机交互界面的程序,实现温度变化和控制系统状态的实时显示。
自动控制原理课程设计
在本次自动控制原理课程设计中,我们将设计一个基于微处理器的温度控制系统。
该系统的目标是通过测量并控制一个封闭环境中的温度,使其始终保持在设定的范围内。
在该系统中,我们将使用一种温度传感器来获取环境的当前温度,并通过微处理器进行处理和控制。
首先,我们需要利用模拟电路将传感器的输出转换为数字量,以便微处理器进行处理。
这可以通过使用模数转换器来实现,该转换器将模拟信号转换为数字信号。
在微处理器中,我们将设计一个控制算法,通过与设定值进行比较来确定温度是否在设定范围内。
如果温度超出了设定范围,控制算法将生成一个控制信号,用于调节环境中的加热器或冷却器。
为了避免温度波动过大,我们可以设计一个比例控制算法,该算法根据温度偏差的大小调整控制信号的大小。
除了控制算法外,我们还需要设计一个用户界面,以便用户可以监视和调整系统的设置。
用户界面将使用显示器和按键来实现,显示器将显示当前温度和设定值,按键用于调整设定值。
为了保证系统的稳定性和安全性,我们还需要设计一些保护措施。
例如,当温度超出安全范围时,系统应该能够自动停止加热或冷却操作,并发出警报作为提醒。
最后,我们需要进行系统的测试和调试。
我们将使用模拟环境和实际环境进行测试,以确保系统在各种情况下都能正常运行。
通过这个设计项目,我们将能够深入了解自动控制原理的应用,并学习如何设计和实现一个实际的控制系统。
同时,我们还将培养系统设计和调试的技能,以及团队合作和沟通能力。
室内温度自动调节控制系统课程设计室内温度自动调节控制系统摘要在人们日常生产及生活过程中,经常要用到温度的检测和控制。
随着微型计算机和传感器技术的迅速发展,自动检测领域发生了巨大变化,室内温度自动检测控制方面的研究有了很大进展。
同时现代电子产品性能进一步提高,产品更新换代的节奏越来越快。
本次课程设计是基于STC89C52单片机基础板所做的温度检测调节系统,不仅对于学习单片机技术等专业知识有实际意义,而且还可以增强动手能力。
这次设计的系统,硬件电路主要包括单片机最小系统电路,温度采集电路,显示电路,语音播报电路,按键电路,继电器电路等。
软件程序主要包括主程序,读出温度子程序,计算温度子程序,显示温度刷新子程序,语音播报程序等。
我们利用DS18B20温度传感器采集温度通过STC89C5单片机系统在应用板上利用LCD1602液晶显示屏显示实时测得的温度,通过程序进行语音播报;当温度超过设定的上限时,继电器闭合,并驱动动机工作,以实现降温。
经过调试,结果显示LCD屏准确显示了室温,并能进行语音播报。
当温度超过设定上限时,继电器闭合,风扇工作,开始降温;实现了系统设计要求的功能。
关键词:室内温度,自动控制,STC89C52单片机,语音播报。
目录0 前言 01总体方案设计 (1)1.1设计方案论证 (1)1.2 主控制器 (2)1.3 LCD液晶显示 (2)1.4 温度传感器 (3)2硬件电路设计 (5)2.1.主控制器 (5)2.1.1 电源部分 (6)2.1.2 串口电路 (7)2.1.3晶振电路 (8)2.1.4复位电路 (8)2.2 显示电路 (8) (9)2.3 数据采集电路 (9)2.4语音电路 (10)2.5按键电路 (11)3 软件设计 (11)3.1 主程序设计 (11)3.2 温度转换程序 (13)读出温度子程序的主要功能是读出RAM中的9字节,在读出时需进行CRC校验,校验有错时不进行温度数据的改写。
室温控制系统设计室温控制系统设计摘要在日常生活,工业生产和实验室中,室内温度控制的应用随处可见。
室内温度控制是所有温度控制系统中的最基础的控制,在此基础上可以形成温度不变的恒温箱等等。
本设计的室内温度控制是在单片机的基础上进行的。
DS18B20将室内温度检测后传到AT89C52单片机内,与设定值进行比较,单片机对数据进行处理,然后根据处理结果,改变特定I/O口的电平,来控制继电器的导通与关断,从而达到室内温度控制的目的。
本论文既可以对当前设定温度进行实时显示又可以对温度进行控制,以达到用户需要的温度,并且在没有新温度设定时保持已定值不变。
人性化的键盘设计使设置温度简单快速,两位整数一位小数的显示方式具有更高的显示精度。
而且还设定了温度的上下限,系统只执行允许范围内的温度变化,系统整体误差小于0.1°C,整体设计分模块就行,模块清晰明确,设计层次鲜明。
关键词:单片机,继电器,DS18B20,按键,数码显示第1章 系统硬件设计1.1系统总体框图系统主要组成部分:AT89C52单片机最小系统,DS18B20温度采集模块,数码管显示模块,按键模块。
通过温度传感器采集到的温度,送到单片机进行处理,然后显示在数码管上,并可以通过按键控制设计温度的大小。
图1-1系统总体框图A T 89 C 52温度采集数码管显示电路按键电路电源电路复位电路 外接晶振1.2器件选择1.单片机选用AT89C52。
2.I/O口扩展芯片选用74HC573。
3.温度传感器选用DS18B20。
4.数码管选用四位一体的共阴极数码管。
5,按键选择不带自锁的普通按键。
6.继电器选用电磁式继电器SRD-05VDC-SL-C。
1.3器件介绍1.3.1单片机AT89C52AT89C52 ATMEL公司生产的低电压,高性能CMOS 8位单片机.片内含8K BYTES 的可反复擦写的只读程序存储器(PEROM)和256 BYTES 。
的随机存取数据存储器(RAM),器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产,与标准MCS-51指令系统及8052 产品引脚兼容,片内置通用8位中央处理器(CPU)和FLASH 由存储单元,功能强大AT89C52单片适用于许多较为复杂控制应用场合。
学号:0120911360302课程设计题目温度控制系统的分析与校正学院自动化学院专业自动化班级姓名指导教师2012 年 1 月 2 日课程设计任务书学生姓名: 专业班级:指导教师: 工作单位: 自动化学院题 目: 温度控制系统的分析与校正初始条件:某温箱的开环传递函数为2()(51)sp e G s s s -=+要求完成的主要任务: (包括课程设计工作量及其技术要求,以及说明书撰写等具体要求)1、 试用Matlab 绘制其波特图和奈奎斯特图,计算相角裕度和幅值裕度;2、 试设计超前校正装置,使系统的相角裕度增加10度;3、 用Matlab 对校正后的系统进行仿真,画出阶跃响应曲线。
时间安排:指导教师签名: 年 月 日 系主任(或责任教师)签名: 年 月 日目录引言 (1)1 系统开环传递函数分析 (2)1.1比例环节--1 (2)1.2积分环节--1/S (2)1.3惯性环节--1/(5s+1) (3)1.4延迟环节--e-2s (3)1.5开环传递函数--G p(s) (3)2 利用Matlab分析传递函数 (4)2.1绘制波特图 (4)2.2绘制奈奎斯特图 (6)2.3计算相角裕度 (7)2.4计算幅值裕度 (7)3设计超前校正装置 (8)3.1无源超前校正装置 (8)3.2确定校正函数 (9)3.2.1估算校正函数 (9)3.2.2检验相角裕度 (9)3.2.3增大补偿角后确定校正函数 (10)3.3校正装置参数设置 (12)4校正后系统的仿真以及其阶跃响应曲线 (13)4.1仿真校正后的系统 (13)4.2阶跃响应曲线的绘制 (13)结束语 (15)参考文献 (16)引言本次课程设计要求运用所学的理论知识去分析并设计校正温度控制系统的开环传递函数,并通过软件Matlab辅助设计。
自动控制原理如今已经运用到我们的各个领域了,如温度控制、气压控制、水位控制、航天控制等等,通过自动控制原理的运用极大的改变着我们的生活,使我们的生活变得简单而又丰富多样。
自动控制原理与系统课程设计设计背景自动控制原理与系统是自动化专业的核心课程之一,该课程主要介绍了自动控制的基本概念、原理和方法,以及自动控制系统的现代化应用。
通过学习,可以深入理解控制理论的实际应用和设计过程,提高工程实践能力和解决问题的能力。
为了加深对自动控制理论的理解和巩固学习成果,要求进行一次课程设计,设计任务为通过自动化控制实现特定的系统功能。
设计内容设计目标该设计的目标是设计一个通过PID控制实现温度控制的加热系统,实现目标温度精度控制在0.5°C以内,通过模拟实现控制器设计和调试。
设计要求1.设计加热系统,要求能够加热到指定温度,并实现精度控制。
2.使用PID控制算法设计控制器,实现对加热系统的控制;3.要求控制系统的误差在可接受范围内,同时控制器的输出能够稳定和快速响应;4.通过模拟实现控制器的调试和验证,检查控制器的性能;5.最后,完成实验报告和源代码提交。
设计步骤第一步:加热系统的设计首先,我们需要设计加热系统,并确定温度传感器的位置和控制区域。
设计加热器和温度传感器的位置需要满足加热均匀性和温度测量准确性的要求。
例如,可以将加热器放在系统的底部,而温度传感器处于加热器和系统顶部之间。
此外,我们还需要选择合适的加热元件、温度传感器等元器件。
第二步:控制回路的设计接下来,通过PID控制算法进行电路设计。
PID控制器的输入是测量温度与期望值的偏差,控制器输出作为加热器的控制信号,调节加热系统的输入来实现温度控制。
PID控制器的设计需要考虑以下几个方面:1.比例控制:控制器的输出与偏差成比例;2.积分控制:控制器的输出与过去偏差积累成比例;3.微分控制:控制器的输出与偏差变化率成比例;根据实验结果,需要对PID控制器进行参数优化以改善控制精度和系统响应速度。
第三步:系统调试和测试设计好系统之后,需要对系统进行调试和测试,设计穿插了多个模块,需要逐步逐个验证良好才能将它们联合起来。
讲稿2012~2013学年第一学期邯郸学院制实验一典型环节及其阶跃响应一、实验目的1. 掌握控制模拟实验的基本原理和一般方法。
2. 掌握控制系统时域性能指标的测量方法。
二、实验仪器1.自动控制系统实验箱一台2.计算机一台三、实验内容构成下述典型一阶系统的模拟电路,并测量其阶跃响应:1.比例环节的模拟电路及其传递函数如图1-1。
G(S)= -R2/R12.惯性环节的模拟电路及其传递函数如图1-2。
G(S)= - K/TS+1K=R2/R1,T=R2C3.积分环节的模拟电路及传递函数如图1-3。
G(S)=1/TST=RC4.微分环节的模拟电路及传递函数如图1-4。
G(S)= - RCS5.比例+微分环节的模拟电路及传递函数如图1-5(未标明的C=0.01uf)。
G(S)= K(TS+1)K=R2/R1,T=R2C6.比例+积分环节的模拟电路及传递函数如图1-6。
G(S)=K(1+1/TS)K=R2/R1,T=R2C五、实验步骤1.启动计算机,在桌面双击图标 [自动控制实验系统] 运行软件。
2.测试计算机与实验箱的通信是否正常,通信正常继续。
如通信不正常查找原因使通信正常后才可以继续进行实验。
比例环节3.连接被测量典型环节的模拟电路(图1-1)。
电路的输入U1接A/D、D/A卡的DA1输出,电路的输出U2接A/D、D/A卡的AD1输入。
检查无误后接通电源。
4.在实验项目的下拉列表中选择实验一[一、典型环节及其阶跃响应] 。
5.鼠标单击按钮,弹出实验课题参数设置对话框。
在参数设置对话框中设置相应的实验参数后鼠标单击确认等待屏幕的显示区显示实验结果6.观测计算机屏幕显示出的响应曲线及数据。
7.记录波形及数据(由实验报告确定)。
惯性环节8.连接被测量典型环节的模拟电路(图1-2)。
电路的输入U1接A/D、D/A卡的DA1输出,电路的输出U2接A/D、D/A卡的AD1输入。
检查无误后接通电源。
9.实验步骤同4~7积分环节10.连接被测量典型环节的模拟电路(图1-3)。
《自动控制原理》课程教学大纲(一)课程教学目标自动控制理论是电子信息科学与技术专业的一门重要的专业基础课程。
通过自动控制理论的教学,应使学生全面系统地掌握自动控制技术领域的基本概念、基本规律和基本分析与设计方法,以便将来胜任实际工作,具有从事相关工程和技术工作的基本素质,同时具有一定的分析和解决有关自动控制实际问题的能力。
(二)课程的目的与任务通过本课程的学习,使学生掌握自动控制的基础理论,并具有对简单连续系统进行定性分析、定量估算和初步设计的能力,为专业课学习和参加控制工程实践打下必要的基础。
学生将掌握自动控制系统分析与设计等方面的基本方法,如控制系统的时域分析法、根轨迹分析法、频域分析法、状态空间分析法、采样控制系统的分析等基本方法等。
(三)理论教学的基本要求1、熟练掌握自动控制的概念、基本控制方式及特点、对控制系统性能的基本要求。
2、熟练掌握典型环节的传递函数、结构图化简或梅森公式以及控制系统传递函数的建立和表示方法,初步掌握小偏差线性化方法和通过机理分析建立数学模型的方法。
3、熟练掌握暂态性能指标、劳思判据、稳态误差、终值定理和稳定性的概念。
4、熟练掌握根轨迹的概念和绘制法则,并能利用根轨迹对系统性能进行分析,初步掌握偶极子的概念以及添加零极点对系统性能的影响。
5、熟练掌握频率特性的概念、开环系统频率特性Nyquist图和Bode图的画法和奈氏判据。
6、熟练掌握校正的基本概念、基本校正方式和反馈校正的作用,初步掌握复合校正的概念和以串联校正为主的频率响应综合法,了解以串联校正为主的根轨迹综合法,掌握常用校正装置及其作用。
(四)教学学时分配数章次各章名称总学时学时分配讲课实验上机课外小计一自动控制的一般概念22二自动控制系统的数学模型1212三时域分析法1414四根轨迹法1010五频率域方法1212六控制系统的校正1010七非线性系统分析1010八系统采样理论66总计7676(五)主要教学方法与媒体要求传统教学与多媒体教学相结合;matlab数学应用软件与相应的自动控制实验装置。
自动控制原理课程设计教学大纲1. 引言自动控制原理课程设计是自动控制原理课程的重要组成部分,通过课程设计,能够帮助学生将理论知识与实际应用相结合,提高学生对自动控制原理的理解和运用能力。
2. 课程设计目的自动控制原理课程设计的目的是培养学生分析和解决实际工程问题的能力,以及运用自动控制原理知识进行系统设计和建模的能力。
通过课程设计,学生应能够熟练运用自动控制原理的基本理论知识,了解控制系统的设计方法,并能够独立完成控制系统的设计与调试。
3. 课程设计内容(1)理论学习:包括PID控制器的原理、校正与调节,控制系统的稳定性分析和设计,频域分析与设计,以及状态空间分析与设计等内容。
(2)实际应用:通过案例分析,让学生了解自动控制在现实生活中的应用,如温度控制系统、液位控制系统等。
(3)仿真实验:利用仿真软件进行控制系统设计与仿真实验,加深学生对理论知识的理解,以及对控制系统实际应用的认识。
4. 课程设计要求(1)掌握理论知识:学生应在课程设计中深入理解自动控制原理的基本理论知识,包括控制系统的稳定性分析、频域分析与设计等。
(2)熟练运用软件:学生应能够熟练运用MATLAB等仿真软件进行控制系统的设计与仿真实验。
(3)独立完成设计:学生应能够独立完成一个控制系统的设计与调试,并能够对系统性能进行评估和优化。
5. 总结回顾自动控制原理课程设计是一门理论与实践相结合的课程,通过课程设计,学生能够深入理解自动控制原理的基本理论知识,熟练运用相关仿真软件进行控制系统的设计与仿真实验,提高学生的工程实践能力和创新意识。
在今后的工程实践中,学生能够将所学知识与技能有效地运用于相关领域,为自动控制领域的发展做出贡献。
6. 个人观点与理解作为自动控制原理课程设计的教学大纲撰写者,我深感自动控制原理课程设计的重要性。
通过课程设计,学生能够更直观地理解自动控制原理的应用,提高自己的实践能力和创新意识。
希望学生能够在课程设计中认真学习,积极思考,不断完善自己的设计方案,提升自己的工程实践能力。
室温控制系统校正装置设计一 、设计目的通过课程设计,在掌握自动控制理论基本原理、一般电学系统自动控制方法的基础上,用MATLAB 实现系统的仿真与调试。
二、设计要求收集和查阅有关技术资料,独立完成所承担的设计课题的全部内容,初步掌握设计原则、设计方法、设计步骤和设计规范的应用;对工程设计方案进行选择和分析;绘制设计图;撰写说明书。
要求如下: 1、根据所学控制理论知识(频率法、根轨迹法等)进行人工设计校正装置,初步设计出校正装置传递函数形式及参数;2、使用MATLAB 和Simulink ,对加入的校正装置的系统进行动态仿真,并在计算机上对人工设计系统进行仿真调试,使其满足技术要求;3、确定校正装置的电路形式及电路参数(选作);4、完成设计报告。
三、设计任务已知某室温控制系统为单位负反馈,某开环传递函数为:)12.0)(11.0()(0++=S S S KG S ,试用Bode 图设计法对系统进行滞后串联校正设计,使系统满足;① 系统在斜坡信号作用下,系统的速度误差系数K V ≥301-s② 系统校正后的剪切频率ωc ≥2.31-s ③ 系统校正后,系统的相角裕量40≥γ2.2设计要求① 分析设计要求,说明校正的设计思路(滞后校正分析② 详细设计(包括的图形有:校正结构图,校正前系统的Bode 图,校正装置的Bode 图,校正后系统的Bode 图)③ 用MATLAB 编程代码及运行结果(包括图形、运算结果) ④ 校正前后系统的单位阶跃响应图。
三、设计方法步骤及设计校正构图3.1校正前系统分析校正前系统的开环传递函数为:)12.0)(11.0()(0++=S S S KG S设计校正要求: K V ≥301-s ,ωc ≥2.31-s,400≥γ因为K V =K S S S Kss s S s G =++=→→)12.0)(11.0(lim lim 0)(00,所以30==K K V所以,原系统开环传递函数变为: )12.0)(11.0(30)(0++=S S S G S利用MATLAB 绘画未校正系统的Bode 图,见图1 在MATLAB 中编写如下程序: num = 30;f1 = [1,0];f2 =[0.1,1]; f3 = [0.2,1];den = conv(f1,conv(f2,f3)); bode(num,den) 原系统Bode 图图1利用MATLAB绘制未校正系统的单位阶跃响应曲线,见图2 在MATLAB中编写如下程序:num=30;f1=[1,0];f2=[0.1,1];f3=[0.2,1];G=tf(f1,conv(f2,f3));G1=feedback(G,1);t=0:0.1:10;step(G1,t); gridxlabel('t');ylabel('c(t)');title('原系统单位阶跃响应');阶跃响应曲线为:图2由图1可以看出,相角欲度170-=γ,此时系统的相角裕度不符合要求,故该系统需要校正。
由于校正前系统已有一定的相角欲度,因此可以考虑引入串联滞后校正装置以满足相角欲度的要;由图2系统在阶跃输入下是不能稳定的输出,系统的动态性能不佳。
3.2校正方法根据系统的性能,决定采用串联滞后校正。
在MATLAB 中设计滞后网络的步骤如下:(1)根据稳态误差要求确定开环增益K 因为K V =K S S S Kss s S s G =++=→→)12.0)(11.0(lim lim 0)(00,所以30==K K V(2)利用确定的开环增益并在MATLAB 中绘制原系统Bode 图(见图1),读出原系统的相角裕度171971800)(--+=γ。
(3)确定校正后的系统剪切频率ωc。
在此频率上开环传递函数的相位裕量应等于要求的相位裕量40=γ再加上(12500~)——补偿滞后校正网络本身在ωc处的相位滞后。
现要求校正后系统的相位裕量400≥γ,为了补偿滞后校正网络本身的相位滞后,需要再加上1250~的补偿角,所以取5212540000)(=++=∆γ(补偿角取120)在Bode 图(图1)上可找得,在s c /3.2=ω附近的相位角等于1280-(即相位裕量为520),故取此频率为校正后系统的增益剪切频率。
即:s c/3.2=ω(4)求β值。
确定原系统频率特性在=ωωc处的幅值下降到0dB 时所必需的衰减量L ∆=20Lg β,求取β值。
由图1得原系统在ωc处的频率增益为21.2dB ,为了保证系统的增益剪切频率ωc处,滞后校正装置应产生21.2dB 的衰减量:L ∆=21.2dB ,即20=20Lg β 12≈β(5)选取T 值。
为了使滞后校正装置产生的相位滞后对校正后系统的增益剪切频率ωc处的影响足够小,应满足,一般取ωc=10/T取T=10/ωc=4.35(6)确定滞后校正装置的传递函数 11235.4135.4)(+**+=S S G S c利用MATLAB 绘画校正装置的bode 图,见图3 在MATLAB 中编写如下程序: G=tf([4.35 1],[52.2 1]); figure(1) margin(G); grid[gm,pm,wg,wp]=margin(G); title('校正装置');校正装置Bode 图如下:图33.3校正装置采用RC 网络构成无源滞后校正装置如下图:R1R2CR (s)C (s)其传递函数为:111)1212)()()((++=+++==s s Cs Cs R R R RC G s s s c βττ 其中,RR R 221+=β(1>β),C R 2=τ由校正装置传递函数得如下关系:RRR 221+=β=12,即R R 1121=———————①C R 2=τ=4.35———————————————②选取适当的C R R 、、21且满足①②两关系式的参数值即可确定校正装置。
3.4校正后系统分析经超前校正后,系统开环传递函数为:)11235.4)(12.0)(11.0()135.4(30)()(0)(+**+++=*=S S S S S G G G S c S S(1) 利用MATLAB 绘画系统校正前、后的bode 图(见图4)及校正前、后系统对单位阶跃响应(见图5)的对比 在MATLAB 中编写如下程序: num = 627;f1 = [1,0];f2 =[0.1,1]; f3 = [0.2,1];den = conv(f1,conv(f2,f3)); g0 = tf(num,den); pm = 627; dpm = pm+5;[mag,phase,w] = bode(g0); magdb = 20*log10(mag); wcg=2.4gr = -spline(w',magdb(1,:),wcg); alpha = 10^(gr/20); T = 10/(alpha*wcg);gc = tf([alpha* T 1],[T 1]); F0 = feedback(g0,1); F = feedback(g0*gc,1); figure(1); bode(g0,g0*gc); figure(2);step(F0,F);校正前、后系统的Bode图对比:图4校正前、后系统对单位阶跃响应对比:, 图5四、在MATLAB下,用Simulink进行动态仿真在Simulink仿真环境下采用串联滞后校正,校正前结构图(见图6),对原系统仿真,得系统的单位阶跃响应曲线(见图7)见图6校正前系统的单位阶跃响应曲线:图7由图7可看出,系统对单位阶跃响应的输出极不稳定,系统不能满足设计要求,需要对系统进行校正。
在原系统结构图上串加上11235.4135.4)(+**+=S S G S c 环节进行滞后校正,校正后系统结构图(见图8),对校正后系统仿真,得系统的单位阶跃响应曲线(见图9)图8校正后系统的单位阶跃响应曲线:图9由图9可看出,系统对单位阶跃响能够稳定的应输出,系统的最大超调量M P在25%左右,过渡时间t s在2.5s附近,对于本温度控制系统以上参数是满足要求的。
五、总结由上分析可知:在滞后校正中,利用的是滞后校正网络在高频段的衰减特性。
对系统滞后校正后:①改善了系统的稳态性能滞后校正网络实质上是一个低通滤波器,对低频信号有较高的增益,从而减小了系统的稳态误差。
同时由于滞后校正在高频段的衰减作用,使增益剪切频率移到较低的频率上,提高系统的稳定性。
②响应速度变慢滞后校正装置使系统的频带变窄,导致动态相应时间增大。