自动控制原理大作业.doc

自动控制原理大作业学院：航天学院专业：飞行器设计与工程姓名：XX学号：XXXXXXXXXXX目录自动控制原理大作业1设计任务书3一、设计过程31.人工设计32.系统校正前后bode图53.性能指标验算数据5二、计算机辅助设计61.Simulink仿真框图62.Bode图63.校正后的bode图：64.校正前的bode图75.阶跃响应曲线7校正后阶跃响应曲线7校正前阶跃响应曲线86.校正装置电路图8三、设计结论9四、设计后的心得体会9五、参考文献10设计任务书（钻机控制系统）技术要求：增益KV=100；阶跃信号输入时超调量22%，调整时间为0.7s；阶跃输入且干扰为零时误差为0；干扰为阶跃，输入为0时，稳态响应为0.01。一、 设计过程1. 人工设计已知阶跃信号输入时超调量p=22%,调整时间ts=0.7s根据高阶系统性能指标关系的经验公式Mr=1sinp=0.16+0.4(Mr-1)ts=c2+1.5Mr-1+2.5(Mr-1)2可得：Mr=1.15，=60.41，c=10.24rad/s系统是单位负反馈系统，所以误差信号就是偏差信号E(s)。设ER(s)和ED(s)分别为R(s)、D(s)产生的误差信号，那么有ERs=11+1ss+1GsR(s)=ss+1ss+1+GsR(s)EFs=-1ss+11+1ss+1GsFs=-1ss+1+GsF(s)按题目要求e1ss=lims0sER(s)=0e2ss=lims0sEFs=0.01解得K=100代入可知，校正前的开环传递函数为：G0=100s(s+1)0=180-90-arctan10.24=5.57采用超前补偿即可满足。超前补偿网络公式Gcs=aT1s+1T1s+1=11s+112s+1a满足：a-1a+1=sin(-0)解得a=9.95,取a=10，1=1，2=180Gcs=11s+112s+1=s+10.00555s+1补偿后系统的开环传递函数为Ges=100s(0.00555s+1)2. 系统校正前后bode图3. 性能指标验算数据幅值穿越频率：c=89.5rad/s相位裕度：=180-90-arctan0.00555*89.5=63.58稳态误差:ess=0.01所以设计的补偿网络提高了相位裕度，并且满足了稳态误差要求。二、 计算机辅助设计1. Simulink仿真框图2. Bode图3. 校正后的bode图：4. 校正前的bode图5. 阶跃响应曲线校正后阶跃响应曲线校正前阶跃响应曲线6. 校正装置电路图其中1R1C1=11R2C2=2三、 设计结论校正后的传递函数为：Ges=100s(0.00555s+1)幅值穿越频率：c=89.5rad/s相位裕度：=180-90-arctan0.00555*89.5=63.58稳态误差：ess=0.01满足设计要求。四、 设计后的心得体会通过本次设计，我对自动控制原理这门课程有了更加系统的理解。然后学会了如何使用matlab来仿真自动控制原理中的各个环节，并绘制bode图。同时，在如何选择穿越频率方面，积累了经验。在完成这次设计的同时，复习巩固了之前的知识，收获很多。五、 参考文献自动控制原理，梅晓榕