自动控制课程设计

1 设计目的…………………………………………………………2

2 设计容与条件…………………………………………………2

2.1 设计容……………………………………………………2

2.2 设计条件……………………………………………………2

3 滞后校正特性及设计一般步骤…………………………………2

3.1 滞后特性校正………………………………………………2

3.2滞后校正设计一般步骤……………………………………3

4 校正系统分析……………………………………………………3

4.1校正参数确定………………………………………………3

4.2校正前后系统特征根及图像………………………………6

4.3 函数动态性能指标及其图像………………………………10

4.4系统校正前后根轨迹及其图像……………………………11

4.5 Nyquist图…………………………………………………12

4.6 Bode图………………………………………………………15

5 设计心得体会……………………………………………………17

6 设计主要参考文献………………………………………………18

串联滞后校正装置设计

1、设计目的：

1) 了解控制系统设计的一般方法、步骤。

2) 掌握对系统进行稳定性分析、稳态误差分析以及动态特性分析的方法。

3) 掌握利用MATLAB对控制理论容进行分析和研究的技能。

4) 提高分析问题解决问题的能力。

2、设计容与条件：

2.1设计容：

1) 阅读有关资料。

2) 对系统进行稳定性分析、稳态误差分析以及动态特性分析。

3) 绘制根轨迹图、Bode图、Nyquist图。

4) 设计校正系统，满足工作要求。

2.2设计条件：

已知单位负反馈系统的开环传递函数0KG(S)S(0.0625S1)(0.2S1)， 试用频率法设计串联滞后校正装置，使系统的相位裕度050，静态速度误差系数1vK40s，增益欲度>17dB。

审定成绩：

华北水利水电学院

自动控制原理课程设计报告

题 目： 单位负反馈系统设计校正

学生姓名 班 级

院 别 专 业

学 号 指导老师

设计时间 2010.11 2

目 录

一 、设计目的 ------------------------- 3

二、设计任务与要求 --------------------- 3

2.1设计任务 ------------------------- 3

2.2设计要求 ------------------------- 3

三、设计方法步骤及设计校正构图 ----------- 3

3.1校正前系统分析 --------------------- 3

3.2校正方法 ------------------------- 5

3.3校正装置 ------------------------- 6

3.4校正后系统分析 --------------------- 8

四、课程设计小结与体会 ----------------- 10

五、参考文献 ------------------------- 11

3

一 、设计目的

1. 掌握控制系统的设计与校正方法、步骤。

2. 掌握对系统相角裕度、稳态误差和剪切频率以及动态特性分析。

3. 掌握利用MATLAB对控制理论内容进行分析和研究的技能。

4. 提高分析问题解决问题的能力。

二、设计任务与要求

2.1设计任务

设单位负反馈系统的开环传递函数为：

)1()(ssKsG

用相应的频率域校正方法对系统进行校正设计，使系统满足如下动态和静态 性能：

1) 相角裕度045；

2) 在单位斜坡输入下的稳态误差为1.0sse；

3) 系统的剪切频率小于7.5rad/s。

2.2设计要求

1) 分析设计要求，说明校正的设计思路（超前校正，滞后校正或滞后－超前校正；

自动控制原理课程设计

——燃油调节控制系统校正装置设计

院系：机电工程学院

专业：电气工程及其自动化

班级：

学号：

姓名：

指导老师：

职称：

郑州航空工业管理学院

2011年12月10日 自动控制课程设计

一、设计目的

通过课程设计，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。具体要求如下：

1.根据所学的控制理论知识（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.在MATLAB下，用simulink进行动态仿真，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。

本课程设计以设计报告的形式提交，要求论点清楚，论据充分，结构合理；分析问题有层次。包括设计思想，设计过程，图（曲线），总结和数字仿真。

三、设计题目

燃油调节控制系统校正装置设计：

已知燃油控制系统的开环传递函数为:)1.01)(25.01(2)(ssssG，设计超前校正装置，使其校正后闭环主导极点满足：阶跃响应的超调量%30pM，调整时间sts8.0，系统单位斜波响应稳态误差%10sse。

四、设计步骤 思路：依题可知系统的性能指标是在时域范围内提出的，给定了要求的超调量pM、调整时间st及稳态误差sse，则采用根轨迹法进行设计和校正是很有效的，所以该题选用根轨迹法来设计校正装置，最终使系统满足要求，并利用MATLAB来进行校验.

《自动控制原理》课程设计报告

班 级

姓 名

学 号

2013 年 12 月 26 日 初始条件：设单位反馈控制系统的开环传递函数为0()(1)(0.21)KGssss，

试设计一串联校正装置，使系统满足如下性能指标：静态速度误差系数8vK，相角裕度40。

1.1设计原理

所谓校正，就是在系统中加入一些其参数可以根据需要而改变的机构或装置，使系统整个特性发生变化，从而满足给定的各项性能指标。系统校正的常用方法是附加校正装置。按校正装置在系统中的位置不同，系统校正分为串联校正、反馈校正和复合校正。按校正装置的特性不同，又可分为超前校正、滞后校正和滞后-超前校正、PID校正。

这里我们主要讨论串联校正。一般来说，串联校正设计比反馈校正设计简单，也比较容易对信号进行各种必要的形式变化。在直流控制系统中，由于传递直流电压信号，适于采用串联校正;在交流载波控制系统中，如果采用串联校正，一般应接在解调器和滤波器之后，否则由于参数变化和载频漂移，校正装置的工作稳定性很差。

串联超前校正是利用超前网络或PD控制器进行串联校正的基本原理，是利用超前网络或PD控制器的相角超前特性实现的，使开环系统截止频率增大，从而闭环系统带宽也增大，使响应速度加快。

在有些情况下采用串联超前校正是无效的，它受以下两个因素的限制：

1）闭环带宽要求。若待校正系统不稳定，为了得到规定的相角裕度，需要超前网络提高很大的相角超前量。这样，超前网络的a值必须选得很大，从而造成已校正系统带宽过大，使得通过系统的高频噪声电平很高，很可能使系统失控。

2) 在截止频率附近相角迅速减小的待校正系统，一般不宜采用串联超前校正。因为随着截止频率的睁大，待校正系统相角迅速减小，使已校正系统的相角裕度改善不大，很难得到足够的相角超调量。

串联滞后校正是利用滞后网络PID控制器进行串联校正的基本原理，利用其具有负相移和负幅值的特斜率的特点，幅值的压缩使得有可能调大开环增益，从而提高稳定精度，也能提高系统的稳定裕度。