自动控制原理课程设计室温控制系统校正装置设计.doc
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1、室温控制系统校正装置设计 一 、设计目的 通过课程设计,在掌握自动控制理论基本原理、一般电学系统自动控制方法的基础上,用MATLAB实现系统的仿真与调试。 二、设计要求 收集和查阅有关技术资料,独立完成所承担的设计课题的全部内容,初步掌握设计原则、设计方法、设计步骤和设计规范的应用;对工程设计方案进行选择和分析;绘制设计图;撰写说明书。要求如下:1、 根据所学控制理论知识(频率法、根轨迹法等)进行人工设计校正装置,初步设计出校正装置传递函数形式及参数;2、 使用MATLAB和Simulink,对加入的校正装置的系统进行动态仿真,并在计算机上对人工设计系统进行仿真调试,使其满足技术要求;3、 确
2、定校正装置的电路形式及电路参数(选作);4、 完成设计报告。 三、设计任务已知某室温控制系统为单位负反馈,某开环传递函数为:,试用Bode图设计法对系统进行滞后串联校正设计,使系统满足; 系统在斜坡信号作用下,系统的速度误差系数30 系统校正后的剪切频率2.3 系统校正后,系统的相角裕量2.2设计要求 分析设计要求,说明校正的设计思路(滞后校正分析 详细设计(包括的图形有:校正结构图,校正前系统的Bode图,校正装置的Bode图,校正后系统的Bode图) 用MATLAB编程代码及运行结果(包括图形、运算结果) 校正前后系统的单位阶跃响应图。三、设计方法步骤及设计校正构图3.1校正前系统分析校正
3、前系统的开环传递函数为: 设计校正要求: 30,2.3,因为=,所以所以,原系统开环传递函数变为: 利用MATLAB绘画未校正系统的Bode图,见图1在MATLAB中编写如下程序:num = 30;f1 = 1,0;f2 =0.1,1;f3 = 0.2,1;den = conv(f1,conv(f2,f3);bode(num,den)原系统Bode图图1利用MATLAB绘制未校正系统的单位阶跃响应曲线,见图2在MATLAB中编写如下程序:num=30;f1=1,0;f2=0.1,1;f3=0.2,1;G=tf(f1,conv(f2,f3); G1=feedback(G,1); t=0:0.1:
4、10; step(G1,t); grid xlabel(t);ylabel(c(t); title(原系统单位阶跃响应);阶跃响应曲线为:图2由图1可以看出,相角欲度,此时系统的相角裕度不符合要求,故该系统需要校正。由于校正前系统已有一定的相角欲度,因此可以考虑引入串联滞后校正装置以满足相角欲度的要;由图2系统在阶跃输入下是不能稳定的输出,系统的动态性能不佳。3.2校正方法根据系统的性能,决定采用串联滞后校正。在MATLAB中设计滞后网络的步骤如下:(1)根据稳态误差要求确定开环增益K因为=,所以(2)利用确定的开环增益并在MATLAB中绘制原系统Bode图(见图1),读出原系统的相角裕度。(
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