閩南師范大學課程設計課題名稱：基于PLC通信方式的變頻器閉環定位控制系統目錄TOC\o"1-3"\h\u關鍵詞：三菱PLC，變頻器，定位控制，編碼器 ％≦30％，用頻率法校正裝置。二、設計目的通過課程設計，在掌握自動控制理論基本原理，一般電學系統自動控制方法的基礎上，用MATLAB實現系統的仿真與調試。三、設計要求收集和查閱有關技術資料，獨立完成所承擔的設計課題的全部內容，初步掌握設計原則、設計方法、設計步驟和設計規范的應用；對工程設計方案進行選擇和分析；繪制設計圖；撰寫說明書。具體要求如下：根據所學控制理論知識（頻率法、根軌跡法等）進行人工設計校正裝置，初步設計出校正裝置傳遞函數形式及參數；在MATLAB下，用simulink進行動態仿真，在計算機上對人工設計系統進行仿真調試，使其滿足技術要求；確定校正裝置的電路形式及電路參數（選作）；完成設計報告。本課程設計以設計報告的形式提交，要求論點清楚，論據充分，結構合理；分析問題有層次。包括設計思想，設計過程，圖（曲線），總結和數字仿真。設計過程應用頻率法校正步驟：根據所要求的穩態性能指標，確定系統滿足穩態性能要求的開環增益K。由題目所給開環傳遞函數可知這是一個典型的二階系統，要求系統滿足性能指標靜態誤差系數KV，因此取KV=8。由公式KV===8可得K=50，Gk(S)=. 則有： 繪制滿足由步驟一確定的K值下系統Bode圖，并求出系統的相角裕量。由步驟二所得的對數幅值函數？，以及相角函數，轉折頻率0.5，可畫出未校正系統的Bode圖，其漸進線如下圖：取點：使得可計算出未校正系統的開環剪切頻率==1.414。則對應的相角，可得相角裕度，這說明系統的相角裕量遠遠小于要求值，系統的動態響應會有嚴重的振蕩，為達到所要求的性能指標，此設計應采用串聯超前校正。確定為使相角裕量達到要求值，所需增加的超前相角，即式中，為要求的相角裕量；是因為考慮到校正裝置影響剪切頻率的位置而附加的相角裕量：當未校正系統中頻段的斜率為-40時，取=50~150；當未校正系統中頻段斜率為-60時，取50~200。。由未校正系統B可知，此系統的中頻段斜率為-40，因此取0。由題目要求500，我們可取500。可得500-200+100=400。4、令超前校正網絡的最大超前相角，可由下式求出校正裝置的參數：將=400代入上式可得。在B圖上確定未校正系統幅值為時的頻率。==求得：≈2.06，該頻率作為校正后系統的開環剪切頻率，即=。由步驟五求得的確定校正裝置的轉折頻率：=0.97≈1=4.4≈4至此可得超前校正裝置的傳遞函數為：為補償超前校正網絡造成的幅值衰減，需附加一個放大器，校正后系統的開環傳遞函數：=校正后系統的近似對數幅值函數為校正后系統的近似相角函數為校正后系統的轉折頻率為做出校正后的B圖，其漸近線如下：7，檢驗系統的性能指標是否滿足要求。將步驟五求得的校正后的剪切頻率=2.06帶入校正后系統的相角函數≈-129.70因此校正后系統的相角裕度為：=1800-129.70=50.30≧500可知校正后系統相角裕量滿足條件。校正后的速度穩態誤差系數：=4≧4因此校正后系統的穩態誤差系數也滿足要求。校正后系統的諧振峰值：≈1.3由此可得此系統的超調量：=0.28=28％≦30％校正后的開環傳遞函數的相角裕量，速度穩態誤差系數，超調量均符合題目要求。下面用MATLAB對系統進行動態仿真。、校正前系統的圖：>>num=4;>>f1=[1,0];>>f2=[2,1];>>den=conv(f1,f2);>>bode(num,den)校正前的曲線如下：校正后系統圖：>>num=4*[1,1];>>f1=[1,0];>>f2=[2,1];>>f3=[0.25,1];>>den=conv(f1,conv(f2,f3));>>bode(num,den)校正后系統的曲線如下：校正前系統輸入單位階躍后的仿真圖：>>numg=4;>>deng=conv([1,0],[2,1]);>>[num1,den1]=cloop(numg,deng);>>t=0:0.1:20;>>[c1,x1,t]=step(num1,den1,t);>>plot(t,c1,'-');grid校正后輸入階躍響應的仿真圖：>>numc=4*[1,1];>>denc=conv([1,0],conv([2,1],[0.25,1]));>>[num2,den2]=cloop(numc,denc);>>t=0:0.1:20;>>[c2,x2,t]=step(num2,den2,t);>>plot(t,c2,'-');注：由上面兩張仿真圖可以看出，校正后的系統與校正前有著明顯的差異，校正后系統的調整時間大大縮短，超調量也明顯減小，并且系統能迅速穩定下來。確定校正裝置的電路形式及電路參數由常用校正網絡及特性可知本次校正裝置采用的電路圖如下：此圖的傳遞函數及參數確定公式如下：,,,上面求的校正裝置的傳遞函數為：代入上述公式：取C=1，最終的電路圖如下:自動控制課程設計體會：通過本次自動控制理論實踐課程的設計，使我鞏固了原有的理論知識，培養了我應用所學知識和技能分析，解決實際問題的能力。使理論和實際相結合，更加深入我對自動控制這門課程的解釋和掌握，尤其是對B圖頻率分析法