自动控制原理大作业

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自动控制原理大作业
课程名称：
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设计者：
学号：
哈尔滨工业大学
一、设计参数与指标
已知单位反馈系统的开环传递函数为
（1）若要求校正后系统具有相位裕量，增益裕度为10~12dB ，试设计串联超前校正装置。

(2)若要求校正后系统具有相位裕量，增益裕度为30~40dB ，试设计串联滞后校正装置。

未校正系统参数：
未校正系统的根轨迹图：
未校正系统的Nyquist 图如下：
绘制未校正系统的Bode 图
MATLAB 程序1 ：
>> num=[40];
>> den=[ 1 0];
>> w=logspace(-1,1,100);
>> bode(num,den,w)
>> grid
>> title('Bode Diagram of Gk(s)=40/[s+1)+1)]')
>> [kg,r,wg,wc]=margin(num,den);
可以求出以下各值为：
kg =
r =
wg =
wc =
未校正系统的simulink 图：
（1） 下面对系统进行超前校正：
a 取，按照超前校正设计步骤设计并用matla
b 辅助仿真得到下列程序：
m
m a ϕϕsin 1sin 1-+=
经过很多值的多次尝试，我得到了如下的校正函数: 115/15.1/)(++=s s s G c 但是为了补偿因超前校正网络的引入而造成系统开环增益的衰减，必须使附加放大器的放大倍数为a=
所以
1
15/15.1/)(++=s s s G c * Matlab 程序如下：
>> num=[ 4];
den=conv([ 1 0],[ 1]);
w=logspace(-1,1,100);
>> num=[ 4];
>> den=conv([ 1 0],[ 1]);
>> w=logspace(-1,1,100);
>> bode(num,den,w)
>> grid
校正后系统的bode 图为：
超前校正系统的simulink 框图：
阶跃响应曲线：
各指标均满足题目要求。

)
1067.0)(10625.0)(12.0(1.0)167.0(40)()(++++=s s s s s s G s G c （2）滞后校正系统:
取wc ‘= L0(’c) = -20lg （ > 0）得出
=
W1=;w2=
校正后系统函数为： )
11200)(10625.0)(12.0()175.6(40)()(++++=s s s s s s G s G c
Matlab指令如下：
Simulink框图：
滞后校正伯德图：
阶跃响应曲线：
二、设计结论
通过超前校正和滞后校正，系统的参数达到了设计要求，观察系统的单位阶跃响应和单位斜坡响应图像可以发现低频性能还有改进的空间。

二、设计后的心得体会
这次的大作业让我对各种补偿系统有了更深的认识，了解了PID的规律。

这次大作业是对平时所学知识的综合运用，完整的解决题目中所提问题需要仔细认真地完成每一步过程，从校正前的bode图到矫正装置的选取，到matlab软件的熟练运用，每一个步骤都在锻炼着我的知识运用水平。

在完成大作业的过程中也会遇到一些困难，有时校正装置选择不当验证时不符合要求还要重新选取，matlab的很多指令需要自行学习，熟练运用，还要让画出来的图美观，解决问题的过程就是锻炼能力的过程，这些天的努力提升了我在自控和matlab上的综合水平，我有了很大收获。