1、 222付珣利 自動化01班位置隨動系統：控制系統原理圖（作業一）1.1系統方塊圖1.2控制方案若電網電壓受到波動，ui則uunuo所以uun從而使n達到穩定。（作業二）2.1由原理可知：e（s）=i（s）0（s） US（s）=K0e（s） Us（s）=Raia(s)+LaSia+Eb（s） M(s)=C ia(s) JS0(S)+fs(S)= M(s)-Mc (s) Eb(s)=Kb0(S)2.2系統傳遞函數=2.3動態結構圖設定參數：f=20N,J=20K·m²,=20 ,La=1H,Ko=40,k1k2k3=100,Cm=1,Kb=0（因為暫取Kb=0，測速反饋通道相

2、當于沒加進） 圖.動態結構圖則開環傳遞函數為：G(s)=閉環傳遞函數：（s）=2.4信號流圖（作業三）系統性能3.1系統響應及動態性能指標單位階躍響應曲線：由階躍響應曲線可得知：系統是穩定的，但震蕩次數較多。由閉環主導極點的概念，S1>>S2可將系統近似處理為：開環傳遞函數G(s)=，此時的相對阻尼系數=0.5，=1.34%，Wn=1，調節時間ts=3.5/Wn=7s，tp= /=3.625，tr=(-)/Wd=2.417.近似處理后響應曲線如下：分析：系統仍然穩定，震蕩次數相對減小。3.2兩種常用方法校正加入測速反饋（0.347s+1）單位階躍響應：此時=0.707為工程上的最佳

3、參數,Wn不變，ts明顯減小，%也明顯減小,但是在斜坡輸入響應下穩態誤差變大，因為開環放大倍數變大。前向通道加入比例微分（0.414s+1）響應曲線此時=0.707為工程上的最佳參數,Wn不變，ts明顯減小，tp也減小，%明顯減小，穩態誤差不變。比較：有曲線特性分析得到，引入測速反饋或前向通道加比例微分都將使增大，超調減小，動態性能變好，同時不影響Wn，且在適當時候還可取到最佳工作參數。但測速會影響開環放大倍數K,從而影響穩定誤差，此時可以同時調大比例系數避免。前向通道加比例微分同樣可提高系統性能，但對噪聲抑制力變弱，由于加入零點，超調量變大，峰值時間減少，且隨零點接近原點而影響加劇。（作業四

4、）繪制根軌跡開環傳遞函數G(s)=num=10;den=1 1 0;rlocus(num,den)由根軌跡可知此系統很是穩定。引入測速反饋后：num=10;den=1 4.47 10;rlocus(num,den)引入比例微分num=4.14 10;den=1 1 0;rlocus(num,den)（作業五）頻域系統性能分析繪制Bode圖i原系統ii引入測速反饋iii引入比例微分分析：觀察bode圖，可以發現有測速反饋的比原系統相角裕度r提高，比例微分r沒變很大，r越高，諧振峰值Mr越小。低頻段中，加測速反饋的bode與縱軸交點大概30dB，而其它的均是60dB，說明k值受到影響并變小，所以穩

5、定誤差會加大。中頻段原系統斜率為-40dB，校正后由圖中可以觀察到變為-20dB,穩定性提高。繪制奈氏曲線i原系統ii引入測速反饋iii引入比例微分分析：由奈氏曲線極其數據可以看出，首先由奈氏穩定判據知三個系統均穩定，不過原系統不如引入測速或比例微分的穩定性強，再觀察得到，隨著w的增大，加比例微分的A(w)明顯要比測速的增大的快，及響應較快，這是由比例微分中有附加零點而引起的。（作業六）系統校正（PID法）創建模擬系統，用PID校正。PID參數選擇：根據簡易工程整定法，取P:kp=0.57k,I:0.5Tk，D:0.13Tk創建Matlab中的模擬系統：Subsystem.in1out1如右圖

6、： PID參數設定：校正后階躍響應曲線：Bode圖：奈氏曲線：分析：1.比起原響應曲線，校正后超調量受到一定控制，震蕩次數明顯減小，調節時間ts明顯減小，系統仍然是穩定的。2.觀察bode圖，可以發現，在低頻段，校正后的系統與縱軸交點大概120dB幾乎是原來的2倍，因而開環倍數必定增大，穩態誤差必然降低。中頻段，原來斜率為-40，現在為-20，明顯穩定性提高。截止頻率Wc比原來提高了，增加了系統的快速性，如圖中紅色注釋，相角裕度r也明顯增大，穩定裕度增大，諧振峰值Mr隨之也會減小,穩定性能與動態性能提高。3.奈氏曲線前后相比較，可以發現，校正后系統更加平穩，而不是像原系統一樣，在某一w處，A(w)突然突增，穩定度也越來越高。（作業七）線性離散系統分析在matlab中的模擬仿真:分析：1.