转子绕线机控制器的设计Word下载.docx
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（3）画出未校正和已校正系统的根轨迹，并进行性能指标分析。
（4）课程设计说明书中要求写清楚计算分析的过程，列出MATLAB程序和MATLAB输出。
说明书的格式按照教务处标准书写。
时间安排：
任务
时间（天）
指导老师下达任务书，审题、查阅相关资料
2
分析、计算
编写程序
1
撰写报告
论文答辩
指导教师签名：
年月日
系主任（或责任教师）签名：
年月日
摘要
自动控制技术是20世纪发展最快、影响最大的技术之一，也是21世纪最重要的高技术之一。
今天，技术、生产、军事、管理、生活等各个领域，都离不开自动控制技术。
就定义而言，自动控制技术是控制论的技术实现应用，是通过具有一定控制功能的自动控制系统，来完成某种控制任务，保证某个过程按照预想进行，或者实现某个预设的目标。
现如今可以运用matlab等软件，进行比较方便快捷的校正，先用分析法计算出校正的参数，再根据matlab已有的函数来进行校正，可以得到要求的系统。
关键字：
自动控制技术校正matlab
1串联滞后校正
1.1RC滞后网络
RC超前网络的传递函数为
（1）
式中
（2）
1.2串联滞后校正的作用
利用滞后校正装置的高频幅值衰减特性，使已校正系统的截止频率下降，从而使系统获得足够的相角裕度。
另外，滞后校正有利于提高低频段的增益，减小稳态误差。
滞后校正具有如下特点：
（1）利用校正装置的高频幅值衰减特性改善了系统的相对稳定性，使系统具有一定的稳定裕量，对校正装置相角滞后特性的影响忽略不计。
（2）从对数幅频曲线看，校正后的截止频率
比校正前的
提前，因此，系统的快速性降低，提高了系统的相对稳定性。
（3）为了保证校正装置的滞后相角不影响系统的相位裕量，其最大滞后相角应避免出现在校正后的截止频率
附近。
为了做到这一点，校正网络的两个转折频率1/T和1/bT均应设置在远离截止频率的低频段。
（4）校正后系统的幅频特性曲线在高频段衰减大，可以提高系统抗高频干扰能力。
1.3滞后校正的设计步骤
（1）根据稳态误差的要求，确定原系统的开环增益K。
（2）利用已确定的开环增益K，画出未校正系统的伯德图，计算未校正系统的相角裕量
和幅值裕量
（3）若相角裕量和幅值裕量不满足指标，则根据指标要求的相角裕量
，在未校正系统的对数相频曲线上确定相角满足下式的点：
选择该点对应的频率ω作为校正后的截止频率
（4）计算未校正幅频曲线在
处的分贝值
并且令
，可求出b的值。
（5）为减小校正装置相角滞后特性的影响，滞后网络的转折频率ω=1/bT（对应零点）应低于
1~10倍频程，一般取1/bT=0.1
，可求出T.
（6）确定校正装置的传递函数
（7）验算校正后系统的性能指标。
2控制系统校正前分析
2.1用matlab做出校正前系统的伯德图
2.1.1系统的开环传递函数
系统的开环传递函数如下：
化成时间常数形式如下：
2.1.2matlab软件求出未校正系统的伯德图
使用MATLAB软件可直接得到系统的BODE图和相角,幅值裕度。
程序的代码如下：
n=500
d=[1,15,50,0]
g1=tf（n,d）
[mag,phase,w]=bode（g1）
margin（g1）
由图可知，此时截止频率Wc=5.72rad/s,相位裕度Pm=11.4°
，相位穿越频率Wg=7.07rad/s,幅值裕度GM=3.52dB。
3控制系统滞后校正分析设计
3.1理论计算
K=2
系统的开环传递函数是：
稳态工作误差
所以得到K值为：
K=500
相角裕度：
因为
在穿越频率
=1，解得
穿越频率处的相角为：
幅值裕度：
解得：
所以，幅值裕度为:
此时
求得：
求得T=34.6
此校正装置传函为
系统校正后的相位裕度：
计算与仿真结果相同
3.2采用matlab工具进行串联滞后校正设计
程序如下：
n=500;
d=[1,15,50,0];
g1=tf（n,d）;
kc=1;
phi=60-180;
Wc=spline（phase,w,phi）;
n1=polyval（n,j*Wc）;
d1=polyval（d,j*Wc）;
g=n1/d1;
g2=abs（g）;
M=20*log10（g2）;
b=10^（-M/20）;
T=1/b/（0.1*Wc）;
Tz=b*T;
W=tf（[Tz1],[T1]）;
figure
（1）;
bode（g1*kc,'
r'
）;
holdon;
bode（g1*W*kc,'
b'
gridon;
[mag,phase,w]=bode（g1*W）;
margin（g1*W）
由图可知，此时截止频率Wc=1.81rad/s,相位裕度Pm=55.3°
，相位穿越频率Wg=6.92rad/s,幅值裕度GM=17.4dB。
（符合设计要求）
4系统校正前后伯德图对比
求出前后伯德图程序如下：
[mag,phase,w]=bode（g1*kc）;
rlocus（g1*W*kc）;
figure
（2）;
rlocus（g1*kc）;
仿真出的根轨迹图如下所示：
5利用阶跃响应曲线对校正前后系统进行分析
求出阶跃响应曲线的程序如下：
Wx_c=feedback（g1*kc*W,1）%校正后开环系统传递函数
step（Wx_c,'
5）;
%校正后开环单位阶跃响应曲线
Wx_d=feedback（g1*kc,1）%校正前开环系统传递函数
step（Wx_d,'
由图可知，校正前：
上升时间
，超调时间：
，调节时间
，超调量σ%=70%。
校正后：
，超调量σ%=16%。
6串联滞后校正的优缺点及适用条件
6.1串联滞后校正的优缺点
优点：
1提高系统稳态精度
2提高系统相对稳定性
3校正后系统的截至频率会减小
缺点：
降低系统响应速度。
6.2串联滞后校正的适用条件
适用条件：
1在系统响应速度要求不高而抑制噪声电平性能要求较高的情况下，可考虑采用串联滞后校正。
2保持原有的已满足要求的动态性能不变，而用以提高系统的开环增益，减小系统的稳态误差。
心得体会
这次课设，由于是一人一题，利用matlab来进行系统的校正分析，工作量不小。
由于之前使用matlab的经验甚少设计时可以说是摸着黑一步一步探索前行。
与此同时，也体会到了matlab的强大之处：
方便的图形输出与函数调用，这些功能都优化且加快着我们的设计工作。
通过这次课程设计，我觉得学习像自动控制这样实用的知识，不仅要掌握书本上的基本内容，还要灵活思考，善于变换，这样才能找到最优设计，达到事半功倍的效果。
而这是日后最实用的，真的是受益匪浅。
要面对社会的挑战，只有不断的学习、实践，再学习、再实践；
才能使自己不断完善，不被社会淘汰。
参考文献
【1】胡寿松.《自动控制原理》第四版科学出版社，2001
【2】黄忠霖.《控制系统MATLAB计算及仿真》国防工业出版社，2001
【3】王万良.《自动控制原理》高等教育出版社，2009
【4】魏克新.《MATLAB语言与自动控制系统设计》机械工业出版社，1992
【5】王涛.《MATLAB应用》大连理工大学出版社，1998
【6】邹伯敏.《自动控制理论》机械工业出版社，2006
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