第六步:超前校正装置参数确定后,校正后系统的开环传递函数为(其结构图如图6)
G0(s)?G(s)?Gc(s) =
10s(s?1)?0.307(1?0.4306s)1?0.1323s?1.32s?3.070.1323s?1.1323s?s32
图6 校正后系统的结构图
通过MATLAB绘制出校正后系统的bode图和校正前后系统的单位阶跃响应图分别如图7和图8: 源程序代码如下: G=tf([10],[1 1 0]); phim=8*pi/45
a=(1+sin(phim))/(1-sin(phim)) wc=4.19
T=1/(wc*sqrt(a))
Gc=(1/a)*tf([a*T 1],[T 1]) G0=Gc*G Gc=a*Gc; G0=Gc*G;
figure(1);margin(G0); grid on hold on
figure(2);sys=feedback(G0,1); step(sys) grid on
运行结果:phim = 0.5585 a = 3.2546 wc = 4.1900 T = 0.1323
Transfer function: 0.1323 s + 0.3073 ----------------- 0.1323 s + 1 Transfer function:
1.323 s + 3.073 -------------------------- 0.1323 s^3 + 1.132 s^2 + s
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图7 校正后系统的bode图
图8 校正后系统的阶跃响应图
第七步:验证校正后系统的各项性能指标是否满足要求。经研究已校正系统的bode图,从图7中可以看出,超前装置加入系统后,使系统的剪切频率?c右移到?c'?4.19rad/s处,这说明系统的频带宽度增加,响应速度增大;与此同时,相角裕度为??45.4?,系统满足了题目所给动态和静态的各项性能指标,因此,可以说校正后的系统性能指标达到了规定的要求。(校正前后系统bode 图的对比如图9) G=tf([10],[1 1 0]); phim=8*pi/45;
a=(1+sin(phim))/(1-sin(phim)); wc=4.19;T=1/(wc*sqrt(a)); Gc=(1/a)*tf([a*T 1],[T 1]); Gc=a*Gc;G0=Gc*G; bode(G,'b--',G0,'r'); grid on
图9 校正前后系统的bode 图对比 (虚线——校正前;实线——校正后)
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五、设计总结
每一个课程设计都是一个挑战!
这次的课程设计也不例外。虽然我们以前学了一点MATLAB,不少课本上也有提到过 MATLAB,但是我们还是不怎么熟练,通过这次自动控制原理课程让我更好地学会了如何去使用这个软件。自动控制原理的知识在课堂上掌握的也不是很好,所以这次课程设计对于我来说真是难度不小啊。在很多人眼中为期两周的课程设计或许是一种煎熬,这是可以理解的,在这两周当中,我们不仅要完成这个课程设计,而且还要学习其他专业课。
对于MATLAB 的学习,我们先从以前教材中翻看相关的内容,因为这些书上讲的比较精简易懂,看完之后便对MATLAB 有了更深地了解和懂得了一些简单编程,接下来我再去图书馆借相关的书籍进行借鉴和参考,当要用什么功能时,就在书上翻看相应部分的内容,这样MATLAB就应用起来了。
对于自动控制原理的相关知识,我重新翻看好几遍教材,特别是第六章作了详细地了解,对校正有了较好的认识之后才开始进行单位负反馈系统设计。校正设计时候,在试取值时需要对校正原理有较好的理解才能取出合适的参数,期间我也不是一次就成功,选了几次才选出比较合适的参数。这种不断尝试的经历让我们养成一种不断探索的科学研究 精神,我想对于将来想从事技术行业的学生来说这是很重要的。
每一次课程设计都会学到不少东西,这次当然也不例外。不但对自动控制原理的知识巩固了,也加强了MATLAB 这个强大软件使用的学习,这次课程设计终于顺利完成了,在设计中遇到了很多编程问题,最后在自己和同学相互协助下,终于迎刃而解了。
六、参考文献
[1] 杨庚辰.自动控制原理.西安电子科技大学出版社.1994.4
[2] 朱衡君.MATLAB语言及实践教程(第二版).清华大学出版社.2009.8 [3] 张静.MATLAB在控制系统中的应用.电子工业出版社.2007
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