1、评分日期湘潭大学课程设计说明书课程名称： 自动控制原理 题 目： 单位反馈系统校正设计 学 院： 能源工程学院 专 业： 电子信息科学与技术 学 号： 201192001328 姓 名： 指导教师： 完成日期： 2014 年 1 月 7 日 自动控制原理课程设计任务书适用专业：电子信息科学与技术编 写：机电系 时 间：2014年12月1.设计目的1、巩固学生所学自动控制原理课程知识，培养学生运用所学知识分析问题和解决问题的能力。2、对学生进行设计技能、计算绘图及编写说明书的初步训练。3、掌握控制系统设计与校正的步骤和方法。 4、掌握对控制系统相角裕度、稳态误差、截止频率、相角穿越频率以及增益裕
2、度的求取方法。2. 设计题目单位反馈系统校正设计 设单位反馈系统被控对象的传递函数为 0()6)(2vKGss3. 设计任务1、画出未校正系统的根轨迹图，分析系统是否稳定。2、对系统进行校正设计，要求校正后的系统满足指标：（1）在单位斜坡信号输入下，系统的速度误差系数=180。（2）相角稳定裕度 *45，幅值稳定裕度 h*10。（3）系统的调节时间 Ts45，取 K= =180，校VKVK正前 = =13.416 cw1802.2 画出系统的校正前、校正后和校正装置的幅频特性图（1 ）根据开环传递函数画出 bode 图以及根轨迹，得出幅值裕度和相位裕度。2s6s0VKG校正前的 bode 图，
3、如图 1源程序：num=100;den=1,11,10,0;margin(num,den);grid;图 1.1 未校正系统的 Bode 图及频域性能（2）已校正后系统的开环传递函数为G（s）= G 0（s）G c(s)G（s）=10(1+16.33s)/s(s+1)（0.1s+1）(1+ 228.2s)利用 Matalab 画出校后系统的伯德图如图 8源代码: n1=100;d1=1 11 10 0s1=tf(n1,d1);s2=tf(16.33 1, 228.2 1);s=s1*s2;Gm,Pm,Wcm,Wcp=margin(s)margin(s)-200-1000100200Magnit
4、ude (dB)10-4 10-3 10-2 10-1 100 101 102 103-270-225-180-135-90Phase (deg)Bode DiagramGm = 23.2 dB (at 3.06 rad/s) , Pm = 49.7 deg (at 0.612 rad/s)Frequency (rad/s)图 8 校正后的系统 bode 图（3）根据相角裕量 45 0的要求，再考虑到串接滞后校正装置的相角滞后，从未校正系统的频率特性曲线图 1 上，找出对应相角180 0+（45 0+100）=125 0处的频率 wc0.612rad/s。w c将作为校正后系统的增益交界频率。
5、确定滞后装置的传递函数 G c=(1+aTs)/(1+Ts)根据滞后校正装置的最大幅值和原系统在 wc上的幅值相等条件，求出 a 值。在 wc=wc处，从未校正的对数幅频特性曲线上求得 :20lg|G0(jwc)|=22.9dB再由 20lg 1/a=22.9dB 计算出 a=0.0716由 1/（aT）=1/10w c所以当 wc0.612rad/s a=0.0716 时，可求得T=228.21s将所求的 a 值和 T 值代入式得校正装置的传递函数为：，Gc(s)=(1+16.33s)/(1+228.2s)利用 Matlab 画出校正装置的 Bode 图 如图 7源代码：G 0=tf(16.
6、33 1, 228.2 1);margin(G0);-25-20-15-10-50Magnitude (dB)10-4 10-3 10-2 10-1 100 101-90-60-300Phase(deg)Bode DiagramGm = Inf , Pm = -180 deg (at 0 rad/s)Frequency (rad/s)图 7 校正系统 bode 图2.3 系统的校正根据系统的性能，决定采用频域法设计校正。（1）根据所要求的稳态性能指标，确定系统满足稳态性能要求的系统稳态误差 。系统在单位斜坡信号作用下，系统的稳态误差系数 Kv=500se则由此可得： 1s26skslimli00svHGK18eksv
