哈工大自控大作业超前补偿.doc

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1、HarbinInstituteofTechnology课程设计说明书（论文）课程名称：设计题目：院系：班级：设计者：学号：指导教师：设计时间：哈尔滨工业大学自动控制原理大作业一、设计任务书考虑图中所示的系统。要求设计一个校正装置，使得稳态速度误差常数为，相位裕度为，幅值裕度大于或等于8分贝。利用MATLAB画出已校正系统的单位阶跃响应和单位斜坡响应曲线。二、设计过程1、人工设计（1）数据计算由图可知，校正前的开环传递函数为：其中按频率由小到大分别含有放大环节，-20dB/dec；一阶积分环节，0dB/dec;惯性环节。取显然，此时的相位裕度和稳态速度误

2、差都不满足要求。为满足题目要求，可以引入超前校正，提高系统的相位裕度和稳态速度误差。2）、校正装置传递函数1）、稳态速度误差常数的确定为使稳态速度误差常数为,设加入的开环放大倍数为k,加入校正装置后的稳态速度误差满足：解得K=160；将K=160带入，对应的传递函数为：则校正前（加入k=160的放大倍数后）幅值穿越频率：，相位裕度：；（2）、校正装置的确定这里采用超前补偿，由前面算得k=160，故设加入的校正装置传递函数为：设计后要求,则；满足：解得：=7.33，取=8.取作为第一个转折频率，取第二个转折频率为；在伯德图上过3rad/s处做斜率为-20

3、dB/dec的线。经计算，此时的幅值穿越频率，得到校正装置的传递函数为：校正后的传递函数为：计算机仿真计算机辅助设计1）、simulink仿真框图在simulink环境中仿真得如下结果：首先绘制未校正系统的Bode图图1即校正后系统的开环传递函数为满足条件。图2所设计的超前滞后校正装置的Bode图校正后系统的开环传递函数为图3校正后系统的开环传递函数的Bode图校正后系统的相角裕度69.488°，增益裕度为18.33dB，静态速度误差系数为20，所以要求均已满足。单位阶跃响应：图4调整增益，但未加校正前单位阶跃响应曲线校正后因为所以有=于是有a=[11

4、0.010.1]b=[1650]c=[1007010]图5校正后系统的单位阶跃响应曲线图6校正前根轨迹图7校正后根轨迹图8校正前奈奎斯特图图9校正后奈奎斯特图Simulink仿真框图三．校正装置电路图四．设计结论设计的滞后超前校正装置为，经计算和仿真，校正后系统的相角裕度69.488°，增益裕度为18.33dB，静态速度误差常数为4，所以要求均已满足。五．心得与体会自动控制原理在这次大作业中得到升华，MATLAB的simulink将我们平时看到的枯燥公式活泛起来，使我们学习起来更有趣味，也能更深入掌握我们这门课程。因此，把平常实际的控制系统和我们在书中

5、看到的标准系统差别很大，参数的要求比书中要求相对要苛刻，在设计校正网络的过程中，ɑ值的确定一一进行验证。很多时候现实中的参数没有书中的参数给的那么简单，会遇到很多难以想象的复杂状况，需要我们熟练运用软件来辅助设计，这样我们才能设计好一个校正网络。