自动控制课程设计洪望松.docx
- 文档编号:26890308
- 上传时间:2023-06-23
- 格式:DOCX
- 页数:12
- 大小:72.65KB
自动控制课程设计洪望松.docx
《自动控制课程设计洪望松.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《自动控制课程设计洪望松.docx(12页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
自动控制课程设计洪望松
学号:
0120911350228
课程设计
题目
超前校正系统分析与设计
学院
自动化学院
专业
电气工程及其自动化
班级
电气0902
姓名
洪望松
指导教师
陈跃鹏
2012
年
1
月
11
日
课程设计任务书
学生姓名:
洪望松专业班级:
电气0902
指导教师:
陈跃鹏工作单位:
武汉理工大学
题目:
超前校正系统分析与设计
初始条件:
某单位反馈控制系统结构图如下:
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、求K=70000时的相位裕度和幅值裕度
2、求相位裕度为70°时的K值
3、求相位裕度为0°时的K值
4、用Matlab绘制K=5000时的Bode图和Nyquist图
5、用Matlab绘制根轨迹
6、K=100000,扰动为阶跃信号,为使稳态误差≤0.1,允许的扰动信号的最大幅值是多少?
(输入信号为0)
7、如果实际扰动大于上一步计算的允许值,怎样解决?
详述理由
8、认真撰写课程设计报告。
时间安排:
任务
时间(天)
审题、查阅相关资料
2
分析、计算
2
编写程序
2
撰写报告
1
论文答辩
0.5
指导教师签名:
年月日
系主任(或责任教师)签名:
年月日
目录
摘要3
超前校正系统分析与设计4
1、求未知参数4
1.1系统分析4
1.2求K=70000时的相位裕度和幅值裕度4
1.3相角裕度为70时K值大小5
1.4相角裕度为0时K值大小6
2.用matlab画相应图形7
2.1当K=5000时,其Bode图和Nyquist图7
2.2用Matlab绘制根轨迹9
3.允许的扰动信号的最大幅值9
4.扰动的解决方法10
5.心得体会10
参考文献11
本科生课程设计成绩评定表12
摘要
MATLAB是一个包含大量计算算法的集合。
其拥有600多个工程中要用到的数学运算函数,可以方便的实现用户所需的各种计算功能。
函数中所使用的算法都是科研和工程计算中的最新研究成果,而前经过了各种优化和容错处理。
在通常情况下,可以用它来代替底层编程语言,如C和C++。
在计算要求相同的情况下,使用MATLAB的编程工作量会大大减少。
MATLAB的这些函数集包括从最简单最基本的函数到诸如矩阵,特征向量、快速傅立叶变换的复杂函数。
函数所能解决的问题其大致包括矩阵运算和线性方程组的求解、微分方程及偏微分方程的组的求解、符号运算、傅立叶变换和数据的统计分析、工程中的优化问题、稀疏矩阵运算、复数的各种运算、三角函数和其他初等数学运算、多维数组操作以及建模动态仿真等。
此次课程设计就是利用MATLAB对一单位反馈系统进行滞后-超前校正。
通过运用MATLAB的相关功能,绘制系统校正前后的伯德图、根轨迹和阶跃响应曲线,并计算校正后系统的时域性能指标。
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PID校正、超前校正、滞后校正和滞后-超前校正。
在系统响应速度要求不高而抑制噪声电平性能要求较高的情况下,可以考虑采用串联滞后校正。
此外,如果待校正系统已具备满意的动态性能,仅稳态性能不能满足指标要求,也可以采用串联滞后校正以提高系统的稳态精度,同时保持其动态性能仍然满足性能指标要求。
关键字:
超前-滞后校正MATLAB伯德图时域性能指标
超前校正系统分析与设计
1、已知某一参数求未知参数
1.1系统分析
由结构图可列以下几式:
G
=
1-1
G
=
1-2
=G
G
1-3
将1-1、1-2式代入1-3式中,得系统开环传递函数:
=
1-4
1.2求K=70000时的相位裕度和幅值裕度
当K=70000时,带入1-4式中,用matlab计算,得:
num=[7000070000]
den=conv([150],[11101000]);
[kg,r,wg,wc]=margin(tf(num,den))
Kg=2.918r=17.077
故相角裕度r=17.0077
幅值裕度h=20lg
=7.2035
1.3相角裕度为70时K值大小
利用matlab画伯德图,取不同K值,采用夹逼法得当相角裕度为70时K值的值,函数流程如下:
Num=[120012000]
Den=conv([150],[11101000])
[kg,r,wg,wc]=margin(tf(num,den))
Kg=13.3688r=71.7675
Num=[130013000]
Den=conv([150],[11101000])
[kg,r,wg,wc]=margin(tf(num,den))
Kg=12.3404r=68.2320
Num=[1248412484]
Den=conv([150],[11101000])
[kg,r,wg,wc]=margin(tf(num,den))
Kg=12.8505r=70.0010
因此当相角裕度为70时,可知K=12484
1.4相角裕度为0时K值大小
方法同上,利用matlab画伯德图,取不同K值,采用夹逼法得当相角裕度为0时K值的值,如下:
Num=[160000160000]
Den=conv([150],[11101000])
[kg,r,wg,wc]=margin(tf(num,den))
Kg=1.0027r=0.0507
Num=[161000161000]
Den=conv([150],[11101000])
[kg,r,wg,wc]=margin(tf(num,den))
Kg=0.9964r=-0.683
Num=[160424160424]
Den=conv([150],[11101000])
[kg,r,wg,wc]=margin(tf(num,den))
Kg=1.0000r=1.1033e-004
因此当相角裕度为0时,可得K=160424
2.用matlab画相应图形
2.1当K=5000时,其Bode图和Nyquist图
Num[50005000]
Den=conv([150],[11101000]);
Bode(num,den)
图2-1bode图
Num[50005000]
Den=conv([150],[11101000]);
Bode(num,den)
Nyquist(num,den)
画出Nyquist图
图2-2Nyquist图
2.2用Matlab绘制根轨迹
图2-3根轨迹图
3.允许的扰动信号的最大幅值
K=100000,扰动为阶跃信号,为使稳态误差≤0.1,求允许的扰动信号的最大幅值
e
(∞)=
s·E
(s)
=100R/K
因为稳态误差≤0.1,故
100R≤0.1K
R≤100
即允许的扰动信号的最大幅值为100
4.扰动的解决方法
解决方法:
增大系统开环增益或者扰动作用点之前系统的前向通道增益。
理由:
在本系统中,增大扰动点作用前系统的前向通道增益,使K值增大,稳态误差为100R/K,K值增大,致使稳态误差减小,也就是说,在误差允许范围内,使得扰动信号的最大允许幅度也随之增大。
心得体会
在很多人眼中为期一周的课程设计是一种煎熬,确实,课设和我们习惯的单纯的看书做题目不一样,它更考验我们对知识的理解和应用。
通过这次自控的课程设计中我可谓受益匪浅。
首先当然是对于课本知识的再学习和更深刻的理解,和做题目不一样,在做课设时需要全方面的考虑问题,而不是单纯的算出一个结果,虽说这个过程并不算是多么的漫长或艰难,但是这种经历确实能让我们养成一种不断探索的科学研究精神,我想对于工学学生这个是很重要的。
这次课设对我的另一大考验就是MATLAB的应用,虽说之前也有过应用经历。
但是并没有具体到在自动控制系统上的应用,所以自己查资料是必须的,对于工科学生来说查资料也是必备的能力,有些问题在不会时看上去很可怕,但是在看过资料后才发现也没有想象的那么难,这次课设中用到的MATLAB就比我之前想的要容易,提高我们的自学意识和自学能力,通过这次课设,我在查资料的能力上也确实得到了提高,除开图书馆,上网搜索也的确是不错的选择。
无论是在学习还是在生活上只有自己有心去学习和参与才可能有收获,这也算是课设给我知识之外的一点小小的感悟。
在这次课程设计的过程中,虽然开始有不少知识不是很了解,但通过查找资料以及咨询同学和老师,最后都得到了解决,在寻找答案的过程中,我学到了很多平时缺少的东西,也使我深深认识到认真学习的重要性,平时看似不起眼的一些知识点在关键时刻却有着重要的作用。
通过这次对控制系统的滞后校正设计的分析,让我对串联滞后校正环节有了更清晰的认识,同时也学会了公式编辑器的基本使用方法,加深了对课本知识的进一步理解。
同时,这次课程设计让我接触到Matlab软件,用它对控制系统进行频域分析,大大简化了计算和绘图步骤,计算机辅助设计已经成为现在设计各种系统的主要方法和手段,因此熟练掌握各种绘图软件显得尤为重要。
在今后的学习中,我会发挥积极主动的精神,把所学知识与实践结合起来,努力掌握Matlab等相关软件的使用方法。
在这次课程设计过程,也让我深深地体会团队精神的重要性。
从课程设计的入手到最后分析,对于一个人来说可能是个不小的挑战,注意到每个细节更是不易,我们班的各位同学在独立思考的基础上,遇到难题互相帮助,使各种难题得到了解决。
通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的,仅有理论知识是远远不够的,只有把所学的理论知识与实践相结合起来,从理论中得出结论,才能真正为社会服务,从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。
在设计过程中遇到的问题是很多的,但我想难免会遇到这样或那样的问题,同时在设计的过程中发现了自己的不足之处,对以前所学过的知识理解得不够深刻,掌握得不够牢固……通过这次课程设计之后,一定把以前所学过的知识重新温故。
参考文献
[1]王万良.《自动控制原理》.北京:
高等教育出版社.,2008
[2]刘叔军.《MATLAB7.0控制系统应用与实例》.北京:
机械工业出版社,2006
[3]王正林.《MATLAB/Simulink与控制系统仿真》.北京:
电子工业出版,2005
[4]何衍庆.《MATLAB语言的运用》.北京:
化学工业出版社,2003
[5]李素玲.《自动控制原理》.西安:
西安电子科技大学出版社,2007
[6]胡寿松.自动控制原理(第五版).北京:
科学出版社,2008
本科生课程设计成绩评定表
姓名
洪望松
性别
男
专业、班级
电气0902班
课程设计题目:
超前校正系统分析与设计
课程设计答辩或质疑记录:
成绩评定依据:
评分项目
分值
评分
1.选题合理、目的明确
10
2.设计方案正确,具有可行性、创新性
25
3.设计结果:
仿真与实验验证
25
4.态度认真、学习刻苦、独立完成任务
15
5.设计报告规范化、参考文献充分、无原则性错误
15
6.答辩
10
总分
100
最终评定成绩(以优、良、中、及格、不及格评定)
指导教师签字:
年月日
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 自动控制 课程设计 洪望松