北方民族大學控制系統仿真與設計綜合實訓北方民族大學實訓報告系（部、中心）電氣信息工程學院姓名學號專業自動化班級191同組人員課程名稱控制系統仿真與設計綜合實訓實訓題目名稱高速列車傾斜控制系統分析與綜合設計起止時間成績指導教師簽名 北方民族大學教務處制目錄引言21.1系統說明21.2設計指標21.3基本要求2校正前系統性能分析32.1穩態性能32.2動態性能5校準裝置設計63.1控制系統類型分類63.2系統建模63.3頻域法進行校正6校正后系統性能分析84.1運用matlab進行時域仿真84.2運用matlab進行頻域仿真94.3時域性能結果10設計總結及心得體會115.1設計總結及心得體會11參考文獻…………12一、引言1.1系統說明高速列車的傾斜控制系統如圖所示，設計一個合適的校正網絡，使系統階躍響應超調量小于5%，調節時間小于0.6%（2%準則），并使系統對斜波輸入響應的穩態誤差小于15%。然后，計算系統的實際響應并檢查試驗結果。圖1控制系統結構圖1.2設計指標1、系統對斜波輸入響應的穩態誤差小于15%，Kv=6.7；2、系統對階躍輸入的超調量小于5%；3、按2%準則調節時間ts不超過0.5s。1.3基本要求1、對原系統進行穩定性分析；2、利用頻率域方法分析系統：（1）作原系統的Bode圖；（2）分析原系統的性能，當原系統性能不滿足設計要求時，則進行系統校正。3、利用頻率域方法綜合系統：（1）畫出串聯校正結構圖，分析并選擇串聯校正的類型（微分、積分和微分-積分校正）；（2）確定校正裝置傳遞函數的參數；（3）畫出校正后的系統的Bode圖，并校驗系統性能；若不滿足，則重新確定校正裝置的參數。4、實現校正前、后系統，并得到校正前后系統的階躍響應。5、由上述結果，你可以得出怎樣的結論。二、校正前系統性能分析2.1穩態性能（1）穩定性分析GG特征方程：s勞斯表：s3s2S500×60-1×12s0由于該表第一列沒有符號變化且全部大于0，故該系統穩定（2）穩態誤差因給定斜坡輸入響應，故r（t）=t，R（t）=1s則Kv=limsess=（3）Bode圖num=[12];den=[1605000];w=logspace(-2,3,100);bode(num,den,w);gridon;title(‘BodeDiagramofG(s)=12/[s(s+10)(s+50)]’)2.2動態性能Simulink仿真系統框圖和單位階躍響應曲線仿真系統框圖單位階躍響應三、校準裝置設計3.1控制系統類型分類本實驗采用超前校正超前校正是利用校正裝置的相位超前特性來增加系統的相位穩定裕量，利用校正裝置幅頻特性曲線的正斜率段來增加系統的穿越頻率,從而改善系統的平穩性和快速性。為了最大限度地利用其相位超前特性來增加系統的相位穩定裕量，一般選擇校正裝置的最大超前相角φm。出現在系統新的穿越頻率ωc‘處。

超前校正的特點：增益和型次未改變，穩態精度變化不大，加快了系統的響應速度，即改善系統的瞬態性能。3.2系統建模3.3頻域法進行校正基于超前校正裝置的傳遞函數為Gc則校正后系統的開環傳遞函數為Gc(Gos式中，K=Kcα。調整增益K，使之滿足對Kv=lims由此可得K=335012=279.16Gk(s)= T=0.15校正環節伯德圖：四、校正后系統性能分析4.1運用matlab進行時域仿真階躍響應曲線4.2運用matlab進行頻域仿真num=[502.53350]den=[0.085.81005000]w=logspace(-2,3,100)bode(num,den,w)gridonBode圖4.3時域性能結果由系統框圖知；Kv=3350/500=6.7;=1/6.7=14.9%<15%符合題意。2.由階躍信號曲線如圖知；ctp=1.033；Mp=ctp-c(∞)3.當?=0.02時，由圖階躍響應曲線知t(s)=0.45<0.5符合題目要求五、設計總結及心得體會這次自動控制原理課程設計為期一周，而且又趕在期末時期，所以我們在忙著做課程設計的同時也在忙著復習，所以總的來說是感覺時間十分緊。整個課程設計有三個任務，做系統結構圖、計算傳遞函數，選擇參數，相頻和時域分析，系統校正。每個環節都需要我們認真做好，不能有一絲馬虎，同時，組員直接也要有合作精神。然后就是校正前后的性能比較。學會用仿真軟件又是我要掌握的一項。在經過學習，請教后，我能輕松的畫出自己想要的圖形。看著最終的成果，還是覺得受益匪淺的。最后就是文字的排版，這次設計排版看著是最輕松的工序，但其實也一點就不輕松。因為不僅僅我們有很多的文字性東西要敘述，中間還夾雜了很多其他的公式。而公式又必須得用公式編輯器來慢慢的一個一個輸入，公式數完了，然后又有的簡單圖形需要用電腦畫出來，總的來說，這些都是些仔細活，需靜下心來慢慢做。說實話，有時做久了，心了真的很煩躁，但最后看見了自己的勞動成果顯現在自己眼前的時候，先前的那種無賴、毛躁即刻不見，換而取代的是一種小有成就幸福感……總之這次課程設計，讓我收獲了很多，不僅僅是熟悉了一下書本知識，更讓我明白了堅持、認真的重要性。也讓我有機會將課堂上所學的理論知識運用到實際中。并通過對知識的綜合利用，進行必要的分析，比較。從而進一步驗證了所學的理論知識。同時，這次課程設計也為我們以后的學習打下基礎。指導我們在以后的學習，多動腦的同時，也可以動動手。善于自己去發現并解決問題。希望在以后的時間里加強自省能力，學以致用！六、參考文獻參考文獻【1】姜啟源，謝金星，葉俊.數學模型(第三版)[M].北京：高等教育出版社，2003.8.【2】孫亮，楊鵬.自動控制原理[M].北京：北京工業大學出版社，1999.9.【3】畢云飛，李世平.新概念office2003三合一圖解教程[M].北京：清華大學出版社，2004.9.