自控课程设计

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自动控制课程设计项目

自动控制课程设计项目

自动控制课程设计项目一、教学目标本课程的教学目标是使学生掌握自动控制的基本理论、方法和应用,具备分析和解决自动控制问题的能力。

具体目标如下:1.知识目标:学生能够理解自动控制的基本概念、原理和常用的控制算法,掌握自动控制系统的设计和分析方法。

2.技能目标:学生能够运用MATLAB等工具进行自动控制系统的仿真和实验,具备实际操作和调试自动控制系统的能力。

3.情感态度价值观目标:学生能够认识到自动控制技术在现代社会中的重要性,培养对自动控制研究的兴趣和热情,树立正确的科学态度和创新精神。

二、教学内容根据课程目标,教学内容主要包括自动控制理论、控制算法、控制系统设计和分析等。

具体安排如下:1.自动控制基本概念:介绍自动控制系统的定义、分类和性能指标,学习常用的控制变量和控制规律。

2.经典控制理论:学习线性系统的稳定性、可控性和可观测性,掌握PID控制、根轨迹法、频域分析法等设计方法。

3.现代控制理论:学习线性时变系统、非线性系统和离散系统的控制方法,掌握状态空间法、李雅普诺夫法等分析方法。

4.控制系统仿真:利用MATLAB进行控制系统仿真,学习仿真工具的使用和仿真结果的分析。

5.控制系统应用:分析实际自动控制系统的实例,学习控制系统在工业、交通、医疗等领域的应用。

三、教学方法本课程采用多种教学方法,包括讲授法、讨论法、案例分析法和实验法等,以激发学生的学习兴趣和主动性。

1.讲授法:教师通过讲解和演示,系统地传授知识,帮助学生建立知识体系。

2.讨论法:教师引导学生针对问题进行讨论,培养学生的思考能力和团队合作精神。

3.案例分析法:教师通过分析实际案例,引导学生运用所学知识解决实际问题,提高学生的应用能力。

4.实验法:学生动手进行控制系统实验,培养实际操作和调试能力,加深对理论知识的理解。

四、教学资源本课程的教学资源包括教材、参考书、多媒体资料和实验设备等。

具体如下:1.教材:选用国内外优秀的自动控制教材,如《自动控制原理》、《现代控制系统》等。

自动控制课程设计pid

自动控制课程设计pid

自动控制 课程设计pid一、课程目标知识目标:1. 让学生掌握PID控制原理,理解比例(P)、积分(I)、微分(D)各自的作用及相互关系。

2. 使学生了解自动控制系统中PID参数调整对系统性能的影响。

3. 引导学生运用数学工具描述控制系统的动态特性。

技能目标:1. 培养学生运用PID算法解决实际控制问题的能力。

2. 让学生掌握使用仿真软件进行PID控制器设计和参数优化的方法。

3. 培养学生通过实验分析控制效果,进而调整PID参数的能力。

情感态度价值观目标:1. 培养学生对自动控制技术的兴趣,激发学习热情。

2. 培养学生的团队合作意识,提高沟通与协作能力。

3. 引导学生关注自动化技术在生活中的应用,认识到科技发展对社会进步的重要性。

分析课程性质、学生特点和教学要求,本课程将目标分解为以下具体学习成果:1. 学生能够阐述PID控制原理,并解释P、I、D参数对系统性能的影响。

2. 学生能够运用仿真软件设计PID控制器,并完成参数优化。

3. 学生能够通过实验,观察和分析控制效果,根据实际情况调整PID参数。

4. 学生在课程学习中展现出积极的学习态度和良好的团队合作精神。

二、教学内容1. 理论部分:a. 控制系统基本概念及性能指标介绍(对应教材第2章)b. PID控制原理及其数学描述(对应教材第3章)c. PID参数调整对系统性能的影响分析(对应教材第4章)2. 实践部分:a. 使用仿真软件(如MATLAB/Simulink)进行PID控制器设计与仿真(对应教材第5章)b. 实际控制实验,观察和分析PID参数调整对系统性能的影响(对应教材第6章)3. 教学进度安排:a. 第1周:控制系统基本概念及性能指标学习b. 第2周:PID控制原理及其数学描述学习c. 第3周:PID参数调整对系统性能的影响分析d. 第4周:仿真软件操作培训及PID控制器设计e. 第5周:实际控制实验操作及结果分析教学内容遵循科学性和系统性原则,结合教材章节,确保学生能够逐步掌握自动控制及PID控制相关知识。

自动控制课程设计15页

自动控制课程设计15页

自动控制课程设计15页一、教学目标本课程的教学目标是使学生掌握自动控制的基本理论、方法和应用,培养学生分析和解决自动控制问题的能力。

具体目标如下:1.知识目标:(1)掌握自动控制的基本概念、原理和特点;(2)熟悉常见自动控制系统的结构和特点;(3)了解自动控制技术在工程应用中的重要性。

2.技能目标:(1)能够运用自动控制理论分析实际问题;(2)具备设计和调试简单自动控制系统的能力;(3)掌握自动控制技术的实验方法和技能。

3.情感态度价值观目标:(1)培养学生的创新意识和团队合作精神;(2)增强学生对自动控制技术的兴趣和热情;(3)培养学生关注社会发展和科技进步的意识。

二、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个部分:1.自动控制基本理论:包括自动控制的概念、原理、特点和分类;2.控制系统分析:涉及线性系统的时域分析、频域分析以及复数域分析;3.控制器设计:包括PID控制、模糊控制、自适应控制等方法;4.常用自动控制系统:如温度控制、速度控制、位置控制等系统的原理和应用;5.自动控制系统实验:包括实验原理、实验设备、实验方法和数据分析。

三、教学方法为了达到本课程的教学目标,将采用以下教学方法:1.讲授法:用于传授基本理论和概念,使学生掌握基础知识;2.讨论法:通过分组讨论,培养学生分析问题和解决问题的能力;3.案例分析法:分析实际工程案例,使学生了解自动控制技术的应用;4.实验法:动手进行实验,培养学生实际操作能力和实验技能。

四、教学资源为了支持本课程的教学内容和教学方法,将准备以下教学资源:1.教材:选用权威、实用的教材,如《自动控制原理》等;2.参考书:提供相关领域的经典著作和论文,供学生深入研究;3.多媒体资料:制作课件、视频等,辅助讲解和展示;4.实验设备:准备自动控制实验装置,供学生进行实验操作。

五、教学评估为了全面、客观地评估学生的学习成果,将采用以下评估方式:1.平时表现:包括课堂参与度、提问回答、小组讨论等,占总成绩的20%;2.作业:布置适量作业,检查学生对知识点的理解和应用能力,占总成绩的30%;3.考试:包括期中和期末考试,主要测试学生对课程知识的掌握程度,占总成绩的50%。

自动控制操作课程设计

自动控制操作课程设计

自动控制操作课程设计一、课程目标知识目标:1. 让学生理解自动控制系统的基本原理,掌握控制系统的组成、分类及工作方式。

2. 使学生掌握自动控制系统的数学模型,并能运用相关公式进行简单计算。

3. 帮助学生了解自动控制系统的性能指标,如稳定性、快速性、准确性等。

技能目标:1. 培养学生运用所学知识分析自动控制系统的能力,能对实际系统进行简单的建模与仿真。

2. 让学生学会使用自动控制设备,进行基本操作和调试,具备一定的动手实践能力。

3. 培养学生利用自动控制系统解决实际问题的能力,提高创新意识和团队协作能力。

情感态度价值观目标:1. 培养学生对自动控制技术的兴趣,激发学习热情,形成积极的学习态度。

2. 引导学生认识到自动控制在国家经济建设和科技进步中的重要作用,增强学生的社会责任感和使命感。

3. 培养学生严谨的科学态度,养成勤奋刻苦、团结协作的良好品质。

本课程针对高年级学生,结合课程性质、学生特点和教学要求,将目标分解为具体的学习成果,以便后续的教学设计和评估。

课程内容紧密联系课本,确保学生所学知识的实用性和针对性。

通过本课程的学习,使学生能够在理论知识和实践操作方面均取得较好的成果。

二、教学内容本章节教学内容依据课程目标,紧密结合教材,确保科学性和系统性。

主要包括以下几部分:1. 自动控制原理:介绍自动控制系统的基本概念、分类及其应用,重点讲解开环控制系统和闭环控制系统的原理及特点。

2. 控制系统数学模型:讲解控制系统的数学描述方法,包括传递函数、状态空间表达式等,并通过实例进行分析。

3. 控制系统性能分析:介绍控制系统的稳定性、快速性、准确性等性能指标,结合教材章节,进行深入讲解。

4. 自动控制设备操作与调试:教授自动控制设备的基本操作方法,包括控制器参数设置、传感器和执行器的使用等,并安排实践环节,让学生动手操作。

5. 自动控制系统仿真与设计:结合教材内容,指导学生运用仿真软件对自动控制系统进行建模、仿真和分析,培养学生的实际操作能力。

自动控制课程设计简单

自动控制课程设计简单

自动控制课程设计简单一、课程目标知识目标:1. 理解自动控制的基本概念,掌握自动控制系统的数学模型及特性。

2. 学会分析自动控制系统的性能,了解系统稳定性、快速性和准确性的评价标准。

3. 掌握典型自动控制系统的结构及其工作原理。

技能目标:1. 能够运用数学模型对自动控制系统进行描述,并绘制系统方框图。

2. 学会使用控制原理分析自动控制系统的性能,并提出相应的优化方案。

3. 能够运用所学知识,设计简单的自动控制实验,并完成实验报告。

情感态度价值观目标:1. 培养学生对自动控制技术的兴趣,激发学生探索未知领域的热情。

2. 培养学生严谨的科学态度,强调实验数据的真实性,提高学生的实践能力。

3. 增强学生的团队协作意识,培养学生在合作中解决问题、分享成果的能力。

本课程针对高中年级学生,结合学科特点和教学要求,注重理论与实践相结合,旨在提高学生对自动控制技术的理解和应用能力。

通过本课程的学习,使学生能够掌握自动控制的基本原理,具备分析、设计和优化自动控制系统的能力,并培养他们积极探索、严谨求实、团结协作的精神风貌。

二、教学内容1. 自动控制基本概念:控制系统定义、分类及性能指标(对应教材第1章)。

- 控制系统的数学模型及特性- 控制系统的方框图表示2. 自动控制系统分析方法:稳定性、快速性、准确性分析(对应教材第2章)。

- 控制系统的传递函数- 控制系统的稳定性判断- 控制系统的性能分析3. 典型自动控制系统:比例、积分、微分控制(对应教材第3章)。

- PID控制原理及参数调整- 典型控制系统实例分析4. 自动控制实验设计:实验原理、实验步骤及实验报告撰写(对应教材第4章)。

- 实验方案设计- 实验数据采集与处理- 实验报告撰写要求教学内容安排与进度:第1周:自动控制基本概念及数学模型第2周:控制系统稳定性、快速性、准确性分析第3周:典型自动控制系统原理与实例第4周:自动控制实验设计及实践教学内容注重科学性和系统性,结合教材章节组织,确保学生能够循序渐进地掌握自动控制相关知识。

课程设计自动控制题目

课程设计自动控制题目

课程设计自动控制题目一、教学目标本课程旨在让学生掌握自动控制的基本理论、方法和应用,培养学生的动手能力和创新精神。

具体目标如下:1.知识目标:(1)理解自动控制的基本概念、原理和分类。

(2)熟悉常用的自动控制器和调节器的工作原理及应用。

(3)掌握自动控制系统的稳定性、快速性和精确性的评价方法。

2.技能目标:(1)能够运用MATLAB等软件进行自动控制系统的设计和仿真。

(2)具备分析实际自动控制系统的的能力,并能提出改进措施。

(3)学会撰写科技论文和报告,提高学术交流能力。

3.情感态度价值观目标:(1)培养学生对自动控制技术的兴趣,激发创新意识。

(2)树立团队合作精神,培养解决实际问题的能力。

(3)强化工程伦理观念,关注自动控制技术在可持续发展中的应用。

二、教学内容本课程的教学内容主要包括自动控制的基本理论、常用自动控制器和调节器、自动控制系统的分析和设计方法等。

具体安排如下:1.自动控制的基本概念、原理和分类。

2.常用自动控制器和调节器的工作原理及应用。

3.自动控制系统的稳定性、快速性和精确性的评价方法。

4.线性系统的状态空间分析法。

5.线性系统的频域分析法。

6.自动控制系统的设计与仿真。

7.实际自动控制系统的分析与改进。

三、教学方法为了提高教学效果,本课程将采用多种教学方法相结合的方式,包括:1.讲授法:用于传授基本理论和概念,引导学生掌握核心知识。

2.讨论法:学生针对实际案例进行讨论,培养分析问题和解决问题的能力。

3.案例分析法:分析典型自动控制系统实例,加深学生对理论知识的理解。

4.实验法:动手实践,培养学生的实际操作能力和创新精神。

四、教学资源为了支持本课程的教学,我们将准备以下教学资源:1.教材:《自动控制原理》(第五版),胡寿松主编。

2.参考书:《现代自动控制理论》,吴宏兴、王红梅编著。

3.多媒体资料:课件、教学视频、动画等。

4.实验设备:自动控制系统实验平台、MATLAB软件等。

五、教学评估本课程的教学评估将采用多元化的评价方式,以全面、客观地评价学生的学习成果。

生活中自动控制课程设计

生活中自动控制课程设计

生活中自动控制课程设计一、教学目标本课程的教学目标是让学生了解和掌握生活中的自动控制原理和应用,提高学生运用科学知识解决实际问题的能力。

具体目标如下:1.知识目标:学生能够理解自动控制的基本概念、原理和常见自动控制系统的组成;掌握常用自动控制仪表的使用方法;了解自动控制在生产、生活中的应用。

2.技能目标:学生能够运用所学知识分析实际问题,具备设计简单自动控制系统的的能力;能够熟练使用相关自动控制仪表,进行实际操作。

3.情感态度价值观目标:培养学生对科学技术的热爱,提高学生创新意识和实践能力,使学生认识到自动控制在现代社会中的重要性,培养学生节能环保意识。

二、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个方面:1.自动控制基本概念:介绍自动控制的基本概念、分类和特点;2.自动控制系统:讲解常见自动控制系统的组成、原理和应用,如PID控制系统、模糊控制系统等;3.自动控制仪表:介绍常用自动控制仪表的原理、结构和使用方法,如压力表、流量计等;4.自动控制实例分析:分析生产、生活中的自动控制实例,如温度控制器、照明控制系统等;5.自动控制设计:讲解自动控制系统的设计方法和步骤,培养学生设计、调试自动控制系统的能力。

三、教学方法为了提高教学效果,本课程将采用以下教学方法:1.讲授法:讲解自动控制基本概念、原理和应用,使学生掌握基本知识;2.讨论法:学生针对实际案例进行讨论,培养学生的分析问题和解决问题的能力;3.案例分析法:分析生产、生活中的自动控制实例,使学生更好地理解自动控制原理;4.实验法:安排实验课程,让学生动手操作,提高学生的实践能力。

四、教学资源为了支持本课程的教学,我们将准备以下教学资源:1.教材:选用国内权威出版的《自动控制原理》教材,为学生提供系统、全面的知识体系;2.参考书:推荐学生阅读相关自动控制领域的经典著作,拓展知识面;3.多媒体资料:制作课件、教学视频等,以图文并茂的形式展示自动控制原理和实例;4.实验设备:配备自动控制实验装置,为学生提供实际操作机会,提高实践能力。

自控课程设计

自控课程设计

目录一设计任务与要求 (2)二系统校正的基本方法与实现步骤 (2)1校正系统用途及分类 (2)2 PI、PD、PID校正步骤 (2)3 串联校正举例 (2)三设计方案步骤及设计校正构图1 校正前系统分析 (8)2 校正方法 (8)3 校正后系统分析 (3)四课程设计总结…………………………………………………错误!未定义书签。

五参考文献………………………………………………错误!未定义书签。

一 设计任务与要求校正对象:已知单位负反馈系统,开环传递函数为:ss s s G 1047035.87523500)(231++= ,设计校正装置,使系统满足:(1)相位稳定裕量o 45≥γ (2)最大超调量%15≤σ (3)调整时间t s ≤1.2s二 系统校正的基本方法与实现步骤可分为有源校正装置和无源校正装置 1 系统校正就是在自动控制系统的合适位置加入适当的装置,以改善和提高系统性能。

按照校正装置在自动控制系统中的位置,可分为串联校正,反馈校正和顺馈补偿。

顺馈补偿方式不能独立使用,通常与其他方式同时使用而构成复合控制。

顺馈补偿装置满足一定条件时,可以实现全补偿,但前提是系统模型是准确的,如果所建立的系统模型有较大误差,顺馈补偿的效果一般不佳。

反馈校正主要是针对系统中的敏感设备——其参数可能随外部环境条件发生变化,从而影响自动控制系统的性能——给敏感设备增加局部负反馈支路以提高系统的抗扰能力。

由于负反馈本身的特性,反馈校正装置通常比较简单,只有比例(硬反馈)和微分(软反馈)两种类型。

串联校正是最基本也是最常用的校正方式,根据校正装置是否使用独立电源,;根据校正装置对系统频率特性的影响,可分为相位滞后、相位超前和相位滞后-超前校正装置;根据校正装置的运算功能,可分为比例(P )校正、比例微分(PD )校正、比例积分(PI )校正和比例积分微分(PID )校正装置。

2 PI 、PD 、PID 校正步骤2.2.1 PD 校正(超前校正) 基于频率法综合超前校正的步骤是:1. 首先根据静态指标要求,确定开环比例系数K ,并按已确定的K 画出系统固有部分的Bode 图。

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上海电力学院控制原理应用课程设计课号: 240325504 专业:测控技术与仪器(电站方向)班级: 2012153班姓名:徐建红学号: 20122600 指导教师:贾再一一、船舶航向的自动操舵控制系统介绍 (2)二、实践课题 (2)1)实际控制过程 (2)2)控制设计要求 (3)三、控制对象的分析 (3)四、控制对象的设计(根轨迹设计与实现) (4)五、使用rltool工具实现期望系统 (8)六、实验小结 (15)一、船舶航向的自动操舵控制系统介绍 自动操舵仪,是能自动控制舵机(见舵设备)以保持船舶按规定航向航行的设备。

又称自动操舵装置。

它是在通常的操舵装置上加装自动控制部分而成。

其工作原理是:根据罗经显示的船舶航向和规定的航向比较后所得的航向误差信号,即偏航信号,控制舵机转动舵并产生合适的偏舵角,使船在舵的作用下,转向规定的航向。

自动操舵仪具有自动操舵和手动操舵两种工作方式。

船舶在大海中直线航行时,采用自动操舵方式,可减轻舵工劳动强度和提高航向保持的精度,从而相应缩短航行时间和节省能源;船舶在能见度不良或进出港时,采用手动操舵方式,具有灵活、机动的特点。

第一台在船上安装使用的自动操舵仪由德国的安许茨公司于1920年初研制成功。

此后经历了三个发展时期,有三代产品。

第一代为机械式自动操舵仪,第二代为50年代出现的机电式自动操舵仪,第三代是70年代出现的自适应自动操舵仪。

二、实践课题1)实际控制过程船舶航行时是利用舵来控制的,现代的船舶装备了自动操舵仪。

其主要功能是自动的,高精度的保持或者改变船舶航行方向。

当自动操作仪工作时,通过负反馈的控制方式,不断把陀螺罗经送来的实际航向与设定的航向值比较,将其差值放大以后作为控制信号来控制舵机的转航,使船舶能自动的保持或者改变到给定的航行上。

由于船舶航向的变化由舵角控制,所以在航向自动的操舵仪工作时,存在舵机(舵角),船舶本身(航向角)在内的两个反馈回路:舵角反馈和航向反馈。

对于航迹自动操舵仪,还需构成位置反馈。

当尾舵的角坐标偏转δ,会在引起船只在参考方向上(如正北)发生某一固定的偏转ψ,他们之间是由方程可由Nomoto 方程表示:)*21(*)*11(*3T 1k -s T s T s +++=)(δψ&。

传递函数有一个负号,这是因为尾舵的顺时针的转动会引起船只的逆时针转动。

由此动力方程可以看出,船只的转动速率会逐渐趋向于一个常数,因此如果船只以直线运动,而尾舵偏转一恒定值,那么船只就会以螺旋形的进入一圆形运动轨迹(因为转动的速率为常数)。

把掌舵齿轮看成一简单的惯性环节,即方向盘转动的角度引起尾舵的偏转。

将系统合成。

如图所示:图1:自动操舵控制系统已知某950英尺长的中型油轮,重150000t,其航向受控对象的表达式为Gp (s)=1.325*10^6(s+0.028)/s(s+0.091)(s+0.042)(s-0.00041),罗盘(传感器)的参数为1。

2)控制设计要求试设计一个控制器Gc(s)代替原来的比例控制器,使得控制系统的性能指标满足要求:①超调量小于5%;②ts<275s。

三、控制对象的分析由于整个传递函数中存在位于S右半平面的极点,p4=0.00041,所以系统不稳定。

需要对其进行校正使其趋于稳定并满足性能指标。

因为系统的性能指标给定的形式是时域形式,用根轨迹对控制器进行校正较为方便与准确。

系统的动态性能取决于它的闭环极点和零点在s平面上的分布。

因此,用根轨迹法设计控制器,就是通过选择控制器的零点和极点来满足预定的系统系能指标。

增加开环零点,相当于增加微分作用,使根轨迹向左移动或弯曲,从而提高了系统的相对稳定性;增加开环零点,有可能和某个极点构成偶极子,则两者相互抵消,因此加入一个零点可抵消有损于系统性能的极点。

用根轨迹进行串联控制器的设计方法主要有超前校正法和滞后校正法。

因为本题的期望主导极点在原根轨迹的左侧,所以加入超前校正装置(一对零极点,极点位于零点左侧),选择零极点的位置,以使系统根轨迹通过期望主导极点。

若在主导极点位置的静态特性不满足要求,则通过增加一对靠近原点的偶极子(滞后校正,极点位于零点的右侧),基本保证系统根轨迹形状不变,而使期望主导极点处得稳态增益增加。

四、控制对象的设计(根轨迹设计与实现)(1)确定期望主导极点:>>sigma=0.05;zeta=(((log(1/sigma))^2)/((pi)^2+(log(1/sigma))^2))^0.5 zeta =0.6901因为阻尼比ζ≥0.6901,所以取阻尼比为0.7;系统的过渡过程时间与系统的阻尼比和无阻尼自然频率的关系,选择w n=0.025.运行主导极点命令:>>zeta=0.7;wn=0.025;d=[1 2*zeta*wn wn*wn];roots(d)ans =-0.0175 + 0.0179i-0.0175 - 0.0179i(2)绘制原来的根轨迹图,如下图,由图可知未校正系统的根轨迹位于S平面的右半平面。

不通过主导极点,并且主导极点在原根轨迹的左侧,所以选择超前校正。

>>z=[-0.028];p=[0,-0.091,-0.042,0.00041];k=1325000;[num,den]=zp2tf(z, p,k);>>printsys(num,den)num/den =1325000 s + 37100------------------------------------------------s^4 + 0.13259 s^3 + 0.0037675 s^2 - 1.567e-006 s>>num=[1325000 37100];den=[1 0.13259 0.0037675 -1.567e-006 0];rlocus(num,den)图4.1 原系统根轨迹(3)计算超前校正装置应产生的超前相角命令:>>n0=[1325000 37100];d0=[1 0.13259 0.0037675 -1.567e-006 0];s1=-0.0175+0.0179i;fai0=180-angle(polyval(n0,s1)/polyval(d0,s1))*1 80/pifai0 =79.6031(4)将超前校正网络的零点配置在预期主导极点的正下方,取z=0.0175;由相角条件可知,期望极点与校正装置极点的相角应该满足等式:θp=10.3969。

(5)过主导极点,做角度为10.3969°的直线,计算直线与实轴的交点:>>p=abs(real(s1))+(abs(imag(s1))/tan(10.3969*pi/180))p =0.1151(6)校正后的系统的开环传递函数为G(s)=1.325*10^6(s+0.028)(s+0.0175)/s(s+0.091)(s+0.042)(s-0.00041)(s+0.1151),绘制校正后的系统的根轨迹,如下图,通过滑动鼠标获得期望主导极点处得幅值K,得到K=>>z=[-0.028;-0.0175];p=[0;-0.091;-0.042;0.00041;-0.1151];k=1325000; [num,den]=zp2tf(z,p,k);>>printsys(num,den)num/den =1325000 s^2 + 60287.5 s + 649.25----------------------------------------------------------------- s^5 + 0.24769 s^4 + 0.019029 s^3 + 0.00043207 s^2 - 1.8036e-007 s >>num=[1325000 60287.5 649.25];den=[1 0.24769 0.019029 0.00043207 -1.8036e-007 0];rlocus(num,den)(7)系统校验动态性能指标,并绘制系统校正后的阶跃响应。

>>z=[-0.028;-0.0175];p=[0;-0.091;-0.042;0.00041;-0.1151];k=1325000* (2.93e-010);[num,den]=zp2tf(z,p,k);>>printsys(num,den)图4.2校正后系统根轨迹num/den =0.00038823 s^2 + 1.7664e-005 s + 1.9023e-007----------------------------------------------------------------- s^5 + 0.24769 s^4 + 0.019029 s^3 + 0.00043207 s^2 - 1.8036e-007 s >>num1=[0.00038823 1.7664e-005 1.9023e-007];den1=[1 0.24769 0.019029 0.00043207 -1.8036e-007 0];num2=1;den2=1;G1=tf(num1,den1);G2=tf(num2,den2);GA=feedback(G1,G2) ;GATransfer function:0.0003882 s^2 + 1.766e-005 s + 1.902e-007--------------------------------------------------------------------------s^5 + 0.2477 s^4 + 0.01903 s^3 + 0.0008203 s^2 + 1.748e-005 s + 1.902e-007 >>num=[0.0003882 1.766e-005 1.902e-007];den=[1 0.2477 0.01903 0.0008203 1.748e-005 1.902e-007];step(tf(num,den))图4.3校正后系统单位阶跃响应由图可知校正后的系统的超调量为45.3%>5%,调整时间为271s<275s,调整时间能满足期望值,但是超调量不能满足,所以需要对超前控制器的参数进行多次的调节。

图4.4校正后根轨迹图4.5校正后阶跃响应曲线但是经过很多次对参数的调节,都没有能够达到期望的值,所以使用rltool 工具来进行对超前控制器参数的调节。

五、使用rltool工具实现期望系统(1)导入被控对象并绘制其根轨迹:在MATLAB中键入:>>z=[-0.028];p=[0,-0.091,-0.042,0.00041];k=1325000;[num,den]=zp2tf(z, p,k);>>printsys(num,den)num/den =1325000 s + 37100------------------------------------------------s^4 + 0.13259 s^3 + 0.0037675 s^2 - 1.567e-006 s>>s0=tf([1325000 37100],[1 0.13259 0.0037675 -1.567e-006 0]);rltool(s0)图5.1 原系统根轨迹图5.2 原系统的阶跃响应(1)根据性能指标确定期望主导极点的大概位置:>>sigma=0.05;zeta=(((log(1/sigma))^2)/((pi)^2+(log(1/sigma))^2))^0.5 zeta =0.6901因为阻尼比ζ≥0.6901,所以取阻尼比为0.7;>>zeta=0.7;wn=0.025;d=[1 2*zeta*wn wn*wn];roots(d)ans=-0.0175 + 0.0179i-0.0175 - 0.0179i(3)与图2进行对比,可知期望主导极点位于根轨迹左边,所以选择超前校正控制器。

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