揚州大學能源與動力工程學院實習報告揚州大學能源與動力工程學院實習報告PAGEPAGE10揚州大學自控原理課程設計任務書課程設計目的與任務MATLAB針和輔助設計的基本技能。課程設計的設計課題題目：三階系統的校正與分析G（s）=K/S(S+1)(S+5),設計校正裝置，使系統30%5s15%。（）統的根軌跡圖。Gc(s)的傳遞函數r(t)=1h(t)前后的單位階躍響應曲線，得出結果分析結論。課程設計的基本要求MATLABMATLAB語SIMULINK的基本操作，使用其工具建立系統模型進行仿真。應用MATLAB/SIMULINK進行控制系統分析、設計。通過建立數學模型，在MATLAB環境下對模型進行仿真，使理論與實際得到最優結合。撰寫自控原理課程設計報告。目錄前言 3未校正系統分析 4復域分析 4時域分析 5頻域分析 6用SIMULINK進行仿真 8選定合適的校正方案 9分析確定校正裝 9設計串聯超前校正網絡的步驟 9參數計算 9校正系統伯德圖 10校正后系統分析 11復域分析 11時域分析 12頻域分析 13用SIMULINK進行仿真 14校正后的實驗電路圖 155.致謝 16參考文獻 17前言所謂自動控制，是指沒有人直接參與的情況下，利用外加的設備或裝置（置或控制器，使機器、設備或生產過程（統稱被控量）的某個工作狀態或參數（即被控量）自動地按照預定的規律運行。自動控制系統的基本要求可以歸結為穩定性（長期穩定性、準確性（精度）速性（動態過程響應的快速性與相對穩定性。在今天的社會生活中，自動化裝置無所不在，為人類文明進步做出了重要貢獻。指標）物學中，也存在著反饋控制系統。本課程設計討論如何根據被控對象及給定的技術指標要求設計自動控制系統。在目前工程實踐中常用的校正方式有串聯校正、反饋校正和復合校正三種。未校正系統分析復域分析由穩態誤差小于等于0.15即1/k<=0.15 解得k>=33.3 所以選擇k=40繪畫根軌跡，分析未校正系統隨著根軌跡增益變化的性能（穩定性、快速性。繪畫根軌跡未校正系統根軌跡圖（K=4：num=8;den=conv([10],conv([11],[0.2G=tf(num,den);rlocus(G);title('未校正系統的根軌跡圖')xlabel('實軸x')ylabel('虛軸j')圖1 未校正系統的根軌跡圖根據根軌跡分析未校正系統穩定性和快速性①系統穩定性分析0.2s^3+1.2s^2+s+0.2kS^3S^2S^1S0.21.2(1.2-0.04k)/1.20.2k10.2kS^3S^2S^1S0.21.2(1.2-0.04k)/1.20.2k10.2k0.2k>01.2-0.04k>00<k<30時系統處于穩定狀態；K=40>30，所以系統不穩定②系統快速性分析系統的快速性要好，則閉環極點均應遠離虛軸y，以便使階躍響應中的每個分量都1ss變小，振蕩程度加劇，超調量變大，若特征根進一步靠近虛軸，衰減振蕩過程變得很緩慢，系統的快速性減小。時域分析num=8;den=conv([10],conv([11],[0.2G=tf(num,den);g=feedback(G,1);step(g)xlabel('t');ylabel('Y(t)');title('校正前系統階躍響應')gridon圖2 未校正系統的階躍響應2的動態性能不佳，不穩定。頻域分析num=8;den=conv([10],conv([11],[0.2G=tf(num,den);bode(G)xlabel('w');title('校正前系統伯德圖')gridon圖3 未校正系統的伯德圖num=8;den=conv([10],conv([11],[0.2G=tf(num,den);margin(G)圖4 未校正系統的margin圖校正前系統參數:由圖4gm=-2.5pm=-6.02wg=2.24,wp=2.57SIMULINK進行仿真系統框圖系統仿真圖圖5 未校正系統的SIMULINK仿真圖5大，系統的動態性能不佳。選定合適的校正方案分析確定校正裝置系統的快速性要好，則閉環極點均應遠離虛軸y，以便使階躍響應中的每個分量都ss面上虛軸越近，阻尼角增加，ξ變小，振蕩程度加劇，超調量變大，若特征根進一步靠近虛軸，衰減振蕩過程變得很緩慢，系統的快速性減小。故用串聯超前校正。設計串聯超前校正網絡的步驟K=100；wc’rh；選擇不同的wc”，計算或查出不同的r，在伯德圖上繪制r（wc”） 曲線；根據相角裕度r”要求，選擇已校正系統的截止頻率wc”；考慮滯后網絡在wc”處會產生一定的相角滯后Ψ（”，因此（”）（；aT1aT：10lga+L（wc”）=0maT1校驗系統的性能指標。參數計算ess＜0.15所以有ess=lim1／[s?G0(s)]=1/k＜0.05，k＞33.3，所以此次取定K=40。4gm=-2.5pm=-6.02wg=2.24,截止頻率wp=2.57確定超前校正裝置的傳遞函數Gc=(1+aTs)/(1+Ts)wc>=1.78,wc=3.5,由波德圖讀出對應的相位欲度為-5.81T=0.146Gc=(1+0.557s)/(1+0.146s)校正系統伯德圖z=-1.79;p=-6.84;k=1;sys=zpk(z,p,k);g=feedback(sys,1);bode(g)xlabel('w');title('校正系統伯德圖')gridon圖6 校正系統的伯德圖校正后系統分析復域分析z=-1.79;p=[0-1-5-6.84];k=40;g=zpk(z,p,k);rlocus(g);title('校正后系統的根軌跡圖')xlabel('實軸x')ylabel('虛軸j')圖7 校正后系統根軌跡圖由圖7知系統的閉環特征根均在S平面左半平面，系統始終穩定。時域分析z=-1.79;p=[0-1-5-6.84];k=40;sys=zpk(z,p,k);g=feedback(sys,1);step(g)xlabel('t');ylabel('Y(t)');title('校正后系統階躍響應[y,x]=step(g);max(y)ans=1.2310圖8 校正后系統的單位階躍響應由圖8知此時超調量小于等于30%和調節時間小于等于5s均滿足要求。頻域分析num=[22.28,40];den=conv([0.146,1],conv([1,0],conv([1,1],[1,5])));sys=tf(num,den);bode(sys)xlabel('w');title('校正后系統伯德圖')gridon圖9 校正后系統伯德圖num=[22.28,40];den=conv([0.146,1],conv([1,0],conv([1,1],[1,5])));sys=tf(num,den);margin(sys)圖10 校正后系統margin圖校正后系統參數:gm=15.66pm=16.6wg=5.04,wp=3.51和之前所取的截止頻率基本相同，所以校正正確。SIMULINK進行仿真系統框圖系統仿真圖圖11 校正后系統SIMULINK仿真圖校正后的實驗電路圖400K400K100K30K500K2UF5UF5UF2UF10K500K30K10K500K2UF500K20K10K10K 輸出致謝每一個課程設計都是一個挑戰！首先要由衷感謝我們的指導老師李喆老師，你指MATLAB的學習，我們先從以前教材中翻看相關的內容，因為這些書上講的MATLABMATLAB就應用起來了。對于自動控制原理的相關知識，我重新翻看好幾遍教材，特別是