转子绕线机控制系统的串联滞后超前校正设计doc.docx
- 文档编号:17170668
- 上传时间:2023-07-22
- 格式:DOCX
- 页数:13
- 大小:111.94KB
转子绕线机控制系统的串联滞后超前校正设计doc.docx
《转子绕线机控制系统的串联滞后超前校正设计doc.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《转子绕线机控制系统的串联滞后超前校正设计doc.docx(13页珍藏版)》请在冰点文库上搜索。
转子绕线机控制系统的串联滞后超前校正设计doc
课程设计任务书
学生姓名:
殷伟冬专业班级:
自动化0907班
指导教师:
刘志立工作单位:
自动化学院
题目:
转子绕线机控制系统的串联滞后超前校正设计
初始条件:
已知转子绕线机控制系统的开环传递函数是
要求系统的静态速度误差系数
,
。
要求完成的主要任务:
(包括课程设计工作量及其技术要求,以及说明书撰写等具体要求)
1、MATLAB作出满足初始条件的最小K值的系统伯德图,计算系统的幅值裕度和相位裕度。
2、前向通路中插入一滞后超前校正装置,确定校正网络的传递函数。
3、用MATLAB画出未校正和已校正系统的根轨迹。
4、用Matlab对校正前后的系统进行仿真分析,画出阶跃响应曲线,计算其时域性能指标。
5、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)
审题、查阅相关资料
1
分析、计算
3
编写程序
1
撰写报告
2
论文答辩
0.5
指导教师签名:
年月日
系主任(或责任教师)签名:
年月日
转子绕线机控制系统的
串联滞后-超前校正设计
1串联滞后-超前校正原理
串联滞后校正兼有滞后和超前校正的优点,校正后系统响应的速度也较快,超调量较小,同时抑制高频噪声的性能也好。
当被校正的系统不稳定,并且要求校正后系统的响应速度、相角裕量和稳态精度较高时,以采用串联滞后超前校正为宜。
该方法利用滞后超前校正器的超前部分来增大系统的相角裕量,同时有利用滞后部分来改善系统的稳定性能。
超前校正的基本原理就是利用超前相角补偿系统的滞后相角,改善系统的动态性能,如增加相角裕度,提高系统稳定性能等。
但是串联超前校正给系统中频段增加理论上不超过90,实际上一般不超过65的相角,提高系统的稳定裕度,但降低了抗干扰性能(高频)。
串联滞后-超前校正的设计步骤如下:
(1)根据稳态性能要求确定开环增益k,并绘制未校正系统的伯德图。
(2)选择校正后的截止频率
。
(3)确定校正参数
。
(4)确定滞后校正部分的参数
。
(5)确定超前部分的参数
。
(6)将滞后校正部分和超前校正部分的传递函数组合在一起,即得滞后-超前校正的传递函数为
(1-1)
(7)绘制校正后的伯德图,检验性能指标。
2校正前系统稳定情况分析
2.1校正前系统的伯德图
由已知的条件,校正前的传递函数可以整理为
(2-1)
当系统的静态速度误差为
这
得
则待校正的开环传递函数为
(2-2)
上式为最小相位系统,用matlab画出的未校正前的伯德图为
Num=900;
Den=[120750];
Bode(num,den)
Grid
得到图1如下:
图1系统校正前的伯德图
2.2未校正前的系统裕度
用matlab求校正前的相角裕度和幅值裕度,程序为
G=tf(900,[120750]);
[kg,r]=margin(G)
运算后得到结果:
kg=1.6667r=13.2774很显然,r远远小于55度
2.3校正前的根轨迹
用matlab求校正前的根轨迹,程序为:
Num=[1]
Den=[120750]
Rlous(num,den)
Title(‘校正前根轨迹图’)
图2系统校正前的根轨迹图
3基于伯德图后的超前滞后校正
3.1确定滞后-超前校正的传递函数
1)选择校正后的截止频率
。
若性能指标中对系统的快速性未提明确要求时,一般对应
的频率作为
,从图3可以看出
图3
2)确定校正参数β
确定校正参数
。
由超前部分应产生的超前相角而定
,又
故β=13.93
3)确定滞后校正部分的参数
,一般取
,
因此滞后部分的传递函数为
(3-1)
4)确定超前部分的参数
,过点
作20db/dec直线,由该直线与0dB线交点坐标
确定
由
得
因此超前部分的传递函数为:
(3-2)
5)将滞后校正部分和超前校正部分的传递函数组合在一起,即得滞后-超前校正的传递函数为:
(3-3)
所以系统校正后的传递函数为:
(3-4)
3.2校正后系统稳定情况
3.2.1校正后系统的伯德图
校正后的伯德图,程序为
Num=[19172700900]
Den=[2.14594861217.5]
Bode(num,den)
title('系统校正后的伯德图')
校正后的系统伯德图如图4
图4校正后的系统伯德图
3.2.2校正系统的幅值裕值
用matlab求校正后的幅值裕值,程序如下:
G=tf(900*[2.1331],[2.14594861217.5750])
[kg,r]=margin(G)
运行后得到结果如下:
k=5.3,
。
符合要求。
用MATLAB画出校正后的根轨迹图,程序如下:
Num=[2.1331]
Den=[2.14594861217.5750]
Rlocus(num,den)
title('系统校正后的根轨迹图')
用matlab画出校正后的根轨迹图如下:
图5校正后的根轨迹图
4校正前后的性能比较
用MATLAB绘制系统校正前后阶跃响应曲线,程序为:
num1=[900];
den1=[12075900];
num2=[19172700900];
den2=[2.14594861217.575900];
t=[0:
0.02:
2.5];
[numc1,denc1]=cloop(num1,den1);
y1=step(numc1,denc1,t);
[numc2,denc2]=cloop(num2,den2);
y2=step(numc2,denc2,t);
plot(t,[y1,y2]);
grid;
gtext('校正前');
gtext('校正后');
图6校正前后对比图
由图可以看出,校正前系统不稳定,加入滞后-超前校正后,系统稳定,超调量很小,从始至终系统将接近一条直线,反应速度也比前的快。
系统的各项指标得到了很大的改善,满足了系统要求。
5课程设计小结
通过这次课程设计,让我收获良多,首先学会了超前滞后校正的原理,其次教会了我如何使用matlab绘制伯德图和根轨迹图形,锻炼了我自主学习的能力和动手能力。
做此次课设,首先需要运用自己已经学过的知识,比如如何定参数,以及伯德图的绘制和根轨迹的绘制。
还要学会自己动手编写程序,熟悉掌握matlab软件。
这次校正系统的设计,我不但运用了以前在书本上学过的知识,还运用了新的软件——MATLAB软件,在此之前我们并没有学过MATLAB软件的运用,通过查阅相关资料,终于用MATLAB软件实现了所要求的功能。
通过动手实践也让我对校正方法有了更深刻的了解,这绝对是对自己自控知识的巩固与提高。
MATLAB软件的强大功能确实令人兴奋,在以后的学习、生活中它将会扮演重要的角色。
通过此次课程设计,我还发现自己以前所学的知识不牢固,需要重新细细琢磨和研究。
这样才能在面对的问题来临时有一定的思路,并指导我去慢慢逐步完成并解决这些问题。
参考文献
[1]胡寿宋.自动控制原理(第四版).北京:
科学出版社,2001
[2]黄忠霖、周向明.控制系统MATLAB计算及仿真实训.北京:
国防工业出版社
[3]翁贻方.自动控制理论(第二版).北京:
机械工业出版社
[4]王万良.自动控制原理.北京:
高等教育出版社
[5]赵广元.MATLAB与控制系统仿真实践.北京:
航空航天大学出版社
本科生课程设计成绩评定表
姓名
性别
专业、班级
课程设计题目:
课程设计答辩或质疑记录:
成绩评定依据:
评定项目
评分成绩
1.选题合理、目的明确(10分)
2.设计方案正确、具有可行性、创新性(20分)
3.设计结果(例如:
系统设计程序、仿真程序)(20分)
4.态度认真、学习刻苦、遵守纪律(15分)
5.设计报告的规范化、参考文献充分(不少于5篇)(10分)
6.答辩(25分)
总分
最终评定成绩(以优、良、中、及格、不及格评定)
指导教师签字:
年月日
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 转子 绕线机 控制系统 串联 滞后 超前 校正 设计 doc