早教吧作业答案频道 -->其他-->
自动控制原理课程设计一、设一单位负反馈系统的开环传递函数为:G(s)=500/s(s+5)(s+10)1、画出校正前系统的Bode图,分析系统稳定性,判断系统是否稳定.2、画出校正前系统的
题目详情
自动控制原理课程设计
一、设一单位负反馈系统的开环传递函数为:G(s)=500/s(s+5)(s+10)
1、画出校正前系统的Bode图,分析系统稳定性,判断系统是否稳定.
2、画出校正前系统的根轨迹图,判断闭环系统是否稳定.
3、设计一个调节器进行串联校正.要求校正后的系统满足如下指标:
(1)在单位斜坡信号作用下,系统的稳态误差
一、设一单位负反馈系统的开环传递函数为:G(s)=500/s(s+5)(s+10)
1、画出校正前系统的Bode图,分析系统稳定性,判断系统是否稳定.
2、画出校正前系统的根轨迹图,判断闭环系统是否稳定.
3、设计一个调节器进行串联校正.要求校正后的系统满足如下指标:
(1)在单位斜坡信号作用下,系统的稳态误差
▼优质解答
答案和解析
“自控原理课程设计”参考设计流程
一、理论分析设计
1、确定原系统数学模型;
当开关S断开时,求原模拟电路的开环传递函数个G(s).
2、绘制原系统对数频率特性,确定原系统性能:c、(c);
3、确定校正装置传递函数Gc(s),并验算设计结果;
设超前校正装置传递函数为:
,rd>1
若校正后系统的截止频率c=m,原系统在c处的对数幅值为L(c),则:
由此得:
由 ,得时间常数T为:
4、在同一坐标系里,绘制校正前、后、校正装置对数频率特性;
二、Matlab仿真设计(串联超前校正仿真设计过程)
注意:下述仿真设计过程仅供参考,本设计与此有所不同.
利用Matlab进行仿真设计(校正),就是借助Matlab相关语句进行上述运算,完成以下任务:①确定校正装置;②绘制校正前、后、校正装置对数频率特性;③确定校正后性能指标.从而达到利用Matlab辅助分析设计的目的.
例:已知单位反馈线性系统开环传递函数为:
要求系统在单位斜坡输入信号作用时,开环截止频率c≥7.5弧度/秒,相位裕量≥450,幅值裕量h≥10dB,利用Matlab进行串联超前校正.
1、绘制原系统对数频率特性,并求原系统幅值穿越频率wc、相位穿越频率wj、相位裕量Pm[即(c)]、幅值裕量Gm
num=[20];
den=[1,1,0];
G=tf(num,den); %求原系统传递函数
bode(G); %绘制原系统对数频率特性
margin(G); %求原系统相位裕度、幅值裕度、截止频率
[Gm,Pm,wj,wc]=margin(G);
grid; %绘制网格线(该条指令可有可无)
原系统伯德图如图1所示,其截止频率、相位裕量、幅值裕量从图中可见.另外,在MATLAB Workspace下,也可得到此值.由于截止频率和相位裕量都小于要求值,故采用串联超前校正较为合适.
图1 校正前系统伯德图
2、求校正装置Gc(s)(即Gc)传递函数
L=20*log10(20/(7.5*sqrt(7.5^2+1))); %求原系统在c=7.5处的对数幅值L
rd=10^(-L/10); %求校正装置参数rd
wc=7.5;
T= sqrt(rd)/wc; %求校正装置参数T
numc=[T,1];
denc=[T/ rd,1];
Gc=tf(numc,denc); %求校正装置传递函数Gc
3、求校正后系统传递函数G(s)(即Ga)
numa=conv(num,numc);
dena=conv(den,denc);
Ga=tf(numa,dena); %求校正后系统传递函数Ga
4、绘制校正后系统对数频率特性,并与原系统及校正装置频率特性进行比较;
求校正后幅值穿越频率wc、相位穿越频率wj、相位裕量Pm、幅值裕量Gm.
bode(Ga); %绘制校正后系统对数频率特性
hold on; %保留曲线,以便在同一坐标系内绘制其他特性
bode(G,':'); %绘制原系统对数频率特性
hold on; %保留曲线,以便在同一坐标系内绘制其他特性
bode(Gc,'-.'); %绘制校正装置对数频率特性
margin(Ga); %求校正后系统相位裕度、幅值裕度、截止频率
[Gm,Pm,wj,wc]=margin(Ga);
grid; %绘制网格线(该条指令可有可无)
校正前、后及校正装置伯德图如图2所示,从图中可见其:截止频率wc=7.5;
相位裕量Pm=58.80;幅值裕量Gm=inf dB(即),校正后各项性能指标均达到要求.
从MATLAB Workspace空间可知校正装置参数:rd=8.0508,T=0.37832,校正装置传递函数为 .
图2 校正前、后、校正装置伯德图
三、Simulink仿真分析(求校正前、后系统单位阶跃响应)
注意:下述仿真过程仅供参考,本设计与此有所不同.
线性控制系统校正过程不仅可以利用Matlab语句编程实现,而且也可以利用Matlab-Simulink工具箱构建仿真模型,分析系统校正前、后单位阶跃响应特性.
1、原系统单位阶跃响应
原系统仿真模型如图3所示.
图3 原系统仿真模型
系统运行后,其输出阶跃响应如图4所示.
图4 原系统阶跃向应曲线
2、校正后系统单位阶跃响应
校正后系统仿真模型如图5所示.
图5 校正后系统仿真模型
系统运行后,其输出阶跃响应如图6所示.
图6 校正后系统阶跃向应曲线
3、校正前、后系统单位阶跃响应比较
仿真模型如图7所示.
图7 校正前、后系统仿真模型
系统运行后,其输出阶跃响应如图8所示.
图8 校正前、后系统阶跃响应曲线
四、确定有源超前校正网络参数R、C值
有源超前校正装置如图9所示.
图9 有源超前校正网络
当放大器的放大倍数很大时,该网络传递函数为:
(1)
其中 , , ,“-”号表示反向输入端.
该网络具有相位超前特性,当Kc=1时,其对数频率特性近似于无源超前校正网络的对数频率特性.
根据前述计算的校正装置传递函数Gc(s),与(1)式比较,即可确定R4、C值,即设计任务书中要求的R、C值.
注意:下述计算仅供参考,本设计与此计算结果不同.
如:由设计任务书得知:R1=100K,R2=R3=50K,显然
令
T=R4C 解得R4=3.5K,C=13.3F
请采纳答案,支持我一下.
一、理论分析设计
1、确定原系统数学模型;
当开关S断开时,求原模拟电路的开环传递函数个G(s).
2、绘制原系统对数频率特性,确定原系统性能:c、(c);
3、确定校正装置传递函数Gc(s),并验算设计结果;
设超前校正装置传递函数为:
,rd>1
若校正后系统的截止频率c=m,原系统在c处的对数幅值为L(c),则:
由此得:
由 ,得时间常数T为:
4、在同一坐标系里,绘制校正前、后、校正装置对数频率特性;
二、Matlab仿真设计(串联超前校正仿真设计过程)
注意:下述仿真设计过程仅供参考,本设计与此有所不同.
利用Matlab进行仿真设计(校正),就是借助Matlab相关语句进行上述运算,完成以下任务:①确定校正装置;②绘制校正前、后、校正装置对数频率特性;③确定校正后性能指标.从而达到利用Matlab辅助分析设计的目的.
例:已知单位反馈线性系统开环传递函数为:
要求系统在单位斜坡输入信号作用时,开环截止频率c≥7.5弧度/秒,相位裕量≥450,幅值裕量h≥10dB,利用Matlab进行串联超前校正.
1、绘制原系统对数频率特性,并求原系统幅值穿越频率wc、相位穿越频率wj、相位裕量Pm[即(c)]、幅值裕量Gm
num=[20];
den=[1,1,0];
G=tf(num,den); %求原系统传递函数
bode(G); %绘制原系统对数频率特性
margin(G); %求原系统相位裕度、幅值裕度、截止频率
[Gm,Pm,wj,wc]=margin(G);
grid; %绘制网格线(该条指令可有可无)
原系统伯德图如图1所示,其截止频率、相位裕量、幅值裕量从图中可见.另外,在MATLAB Workspace下,也可得到此值.由于截止频率和相位裕量都小于要求值,故采用串联超前校正较为合适.
图1 校正前系统伯德图
2、求校正装置Gc(s)(即Gc)传递函数
L=20*log10(20/(7.5*sqrt(7.5^2+1))); %求原系统在c=7.5处的对数幅值L
rd=10^(-L/10); %求校正装置参数rd
wc=7.5;
T= sqrt(rd)/wc; %求校正装置参数T
numc=[T,1];
denc=[T/ rd,1];
Gc=tf(numc,denc); %求校正装置传递函数Gc
3、求校正后系统传递函数G(s)(即Ga)
numa=conv(num,numc);
dena=conv(den,denc);
Ga=tf(numa,dena); %求校正后系统传递函数Ga
4、绘制校正后系统对数频率特性,并与原系统及校正装置频率特性进行比较;
求校正后幅值穿越频率wc、相位穿越频率wj、相位裕量Pm、幅值裕量Gm.
bode(Ga); %绘制校正后系统对数频率特性
hold on; %保留曲线,以便在同一坐标系内绘制其他特性
bode(G,':'); %绘制原系统对数频率特性
hold on; %保留曲线,以便在同一坐标系内绘制其他特性
bode(Gc,'-.'); %绘制校正装置对数频率特性
margin(Ga); %求校正后系统相位裕度、幅值裕度、截止频率
[Gm,Pm,wj,wc]=margin(Ga);
grid; %绘制网格线(该条指令可有可无)
校正前、后及校正装置伯德图如图2所示,从图中可见其:截止频率wc=7.5;
相位裕量Pm=58.80;幅值裕量Gm=inf dB(即),校正后各项性能指标均达到要求.
从MATLAB Workspace空间可知校正装置参数:rd=8.0508,T=0.37832,校正装置传递函数为 .
图2 校正前、后、校正装置伯德图
三、Simulink仿真分析(求校正前、后系统单位阶跃响应)
注意:下述仿真过程仅供参考,本设计与此有所不同.
线性控制系统校正过程不仅可以利用Matlab语句编程实现,而且也可以利用Matlab-Simulink工具箱构建仿真模型,分析系统校正前、后单位阶跃响应特性.
1、原系统单位阶跃响应
原系统仿真模型如图3所示.
图3 原系统仿真模型
系统运行后,其输出阶跃响应如图4所示.
图4 原系统阶跃向应曲线
2、校正后系统单位阶跃响应
校正后系统仿真模型如图5所示.
图5 校正后系统仿真模型
系统运行后,其输出阶跃响应如图6所示.
图6 校正后系统阶跃向应曲线
3、校正前、后系统单位阶跃响应比较
仿真模型如图7所示.
图7 校正前、后系统仿真模型
系统运行后,其输出阶跃响应如图8所示.
图8 校正前、后系统阶跃响应曲线
四、确定有源超前校正网络参数R、C值
有源超前校正装置如图9所示.
图9 有源超前校正网络
当放大器的放大倍数很大时,该网络传递函数为:
(1)
其中 , , ,“-”号表示反向输入端.
该网络具有相位超前特性,当Kc=1时,其对数频率特性近似于无源超前校正网络的对数频率特性.
根据前述计算的校正装置传递函数Gc(s),与(1)式比较,即可确定R4、C值,即设计任务书中要求的R、C值.
注意:下述计算仅供参考,本设计与此计算结果不同.
如:由设计任务书得知:R1=100K,R2=R3=50K,显然
令
T=R4C 解得R4=3.5K,C=13.3F
请采纳答案,支持我一下.
看了自动控制原理课程设计一、设一单...的网友还看了以下:
自己设定原正方体的棱长,将正方体的棱长增加二分之一.表面金和体积与现在(增加二分之一后的正方体)有什 2020-03-30 …
英语翻译1.PaperDesign:初步设定TMS系统界面,按照之前设计的Flow流程初步规划各模 2020-05-14 …
以下关于系统目标分析的描述中,不正确的是A.目标设定的标准应该是可度量的B.目标设定的标准应该 2020-05-23 …
文中( 3 )处正确的答案是( )。A.设定该WWW服务器的系统管理员账号B.设定系统管理员的电子 2020-05-25 …
《统计法》规定,乡镇人民政府( )。A.设立独立的统计机构,指定统计负责人B.设置统计工作岗位,配备 2020-05-30 …
根据《统计法》规定,乡、镇人民政府( )。A.根据统计工作需要设立统计机构B.设立统计工作岗位C.设 2020-05-30 …
根据《统计法》规定,乡镇人民政府应当( )。A.设立统计机构B.设置统计工作岗位C.指定统计负责人D 2020-06-07 …
统计从业资格认定属于( )。A.国务院设定的行政许可项目B.国家统计局设定的行政许可项目C.国务院设 2020-06-07 …
宇宙中存在由质量相等的四颗星组成的四星系统,四星系统离其他恒星较远,通常可忽略其他星体对四星系统的引 2020-11-03 …
概率论与数理统计为保证设备的正常运行,必须配备一定数量的设备维修人员,现有同类设备180台,且各台设 2020-11-21 …