哈工大自动控制原理大作业.doc

自动控制原理大作业1.题目在通常情况下，自动导航小车（AGV）是一种用来搬运物品的自动化设备。大多数AGV都需要有某种形式的导轨，但迄今为止，还没有完全解决导航系统的驾驶稳定性问题。因此，自动导航小车在行驶过程中有时会出现轻微的“蛇行”现象，这表明导航系统还不稳定。大多数的AGV在说明书中都声明其最大行驶速度可以达到1m/s，但实际速度通常只有0.5m/s,只有在干扰较小的实验室中，才能达到最高速度。随着速度的增加，要保证小车得稳定和平稳运行将变得越来越困难。AGV的导航系统框图如图9所示，其中 。为使系统响应斜坡输入的稳态误差仅为1%，要求系统的稳态速度误差系数为100。试设计合适的滞后校正网络，试系统的相位裕度达到，并估计校正后系统的超调量及峰值时间。2.分析与校正主要过程2.1确定开环放大倍数K（s0）解得K=1002.2分析未校正系统的频域特性根据Bode图：穿越频率相位裕度未校正系统频率特性曲线由图可知实际穿越频率为2.3根据相角裕度的要求选择校正后的穿越频率现在进行计算：则取可满足要求2.4确定滞后校正网络的校正函数由于因此取，则由Bode图可以列出解得于是则滞后网络传递函数为，2.5验证已校正系统的相位裕度已校正系统的开环传递函数为：相位裕度校正后的相位裕度大于50，满足设计要求。下图是校正后的系统函数频率特性曲线。由图可以得到已校正系统穿越频率为9.26rad/s。2.6根据校正函数估算系统超调量和峰值时间谐振峰值超调量，得到峰值时间下图是手画出校正前，校正后，校正函数的Bode图2. 7已校正系统的闭环阶跃响应已校正系统的闭环传递函数为则已校正输出量的单位阶跃响应如下图所示对于已校正系统超调量峰值时间，可见，在系统添加串联校正网络后，系统阻尼程度增加了，且校正后的系统阻尼程度足够大，响应速度也更快。3. 校正装置电路图4. 设计结论系统在校正后，相角裕度为51.2，达到了预期设计要求，且校正后的系统更加稳定。可见通过串联滞后校正网络，不仅使得AGV的导航系统变得稳定，其动态性能也符合了实际要求。5. 设计心得体会经过本次自动控制原理设计滞后校正网络，对于滞后校正，包括对超前校正和滞后超前校正的原理有了更加深入的认识，对于如何设计滞后校正网络以及其他校正网络的步骤更加熟练，同时利用Matlab进行仿真，也更加直观地认识到计算与实际存在偏差。在之后的学习中将一如既往地坚持设计时一丝不苟的精神。