课 题： 课题十六
专 业： 电气工程动化
班 级：
姓名学号：
指导教师：
设计日期：
成 绩：
XX学院电气信息学院
目录
1 设计目 1
2 设计求 2
3 实现程 3
31设计题目 3
32 计算程 3
321 计算根轨迹图 3
322 计算Bode图 5
323 设计系统串联校正装置 6
324 出校正装置传递函数 7
325 画出校正前校正幅频特性图 7
326 画出校正前开环系统奈奎斯特图 9
327 校正器系统性影响 10
4 总结 12
参考文献 13
动控制原理课程设计务书
1 设计目
1）掌握控制系统设计校正步骤方法
（2）掌握控制系统相角裕度稳态误差剪切频率相角穿越频率增益裕度求取方法
（3）掌握利Matlab控制系统分析技熟悉MATLAB解决具体工程问题标准软件熟练应MATLAB软件解决控制理中复杂工程实际问题模糊控制理优控制理变量控制理等奠定基础
（4）提高控制系统设计分析力
（5）谓校正系统变部分基础加入适校正元部件系统满足定性指标校正方案串联校正联校正反馈校正前馈校正确定校正装置结构参数方法两类分析法综合法分 析法针校正系统性定性指标首先选择合适校正环节 结构然校正方法确定校正环节参数分析法进行串联校正时校 正环节结构通常采超前校正滞校正滞超前校正三种类型超前校正通常改善控制系统快速性超调量增加带宽滞校正改善超调量相稳定度会带宽减快速性降滞超前校正兼两者优点结构设计时设法限制缺点
2 设计求
1．前期基础知识包括MATLAB系统素MATLAB语言变量语句MATLAB矩阵矩阵元素数值输入输出格式MATLAB系统工作空间信息MATLAB线帮助功等
2．控制系统模型包括模型建立模型变换模型简化Laplace变换等等 3．控制系统时域分析包括系统种响应性指标获取零极点系统性影响高阶系统似研究控制系统稳定性分析控制系统稳态误差求取
4．控制系统根轨迹分析包括回路系统根轨迹零度根轨迹纯迟延系统根轨迹控制系统根轨迹分析
5．控制系统频域分析包括系统Bode图Nyquist图稳定性判系统频域响应
6．控制系统校正包括根轨迹法超前校正频域法超前校正频域法滞校正校正前性分析
3 实现程
31设计题目
设单位负反馈系统传递函数
1手动画出未校正系统根轨迹图分析闭环系统否稳定
2手动画出未校正系统Bode图分析系统否稳定
3设计系统串联校正装置系统达列指标：
（1）静态速度误差系数Kv ≥ 5s
（2）相位裕量γ ≥ 40°
（3）幅值裕量h ≥ 10dB
4出校正装置传递函数
5MATLAB分画出校正前校正校正装置幅频特性图计算校正系统截止频率ωc相位裕量γ穿越频率ωx幅值裕量h
6MATLAB分画出系统校正前开环系统奈奎斯特图进行分析
7应学知识分析校正器系统性影响
32 计算程
321 计算根轨迹图
根轨迹图计算：
（1） 3条根轨迹
（2） 3限零点
（3） 定轴分布根轨迹
（4）
舍
第第四周期值闭环系统稳定
图31手绘根轨迹
322 计算Bode图
根
令作出未校正Bode图
图32手绘bode图
323 设计系统串联校正装置
（1）静态速度误差系数Kv ≥ 5s1
（2）相位裕量γ ≥ 40°
（3）幅值裕量h ≥ 10dB
解：
令式求
未校正前相位裕量出校正装置传递函数
采滞校正装置取求相位裕量
关系
求出需公式
取
324 出校正装置传递函数
滞校正装置
验算：
325 画出校正前校正幅频特性图
MATLAB分画出校正前校正校正装置幅频特性图
num[10]
den[1 3 2 0]
Gtf(numden)
bode(G)
图33校正前幅频特性图
num[170 10]
den[140 421 283 2 0]
Gtf(numden)
bode(G)
图34校正幅频特性图
G5tf([170 10][140 421 283 2 0])
[GmPmwcgwcp]margin(G5)
GmdB20*log10(Gm)
[GmPmwcgwcp]
截止频率相位裕量穿越频率幅值裕量
326 画出校正前开环系统奈奎斯特图
num[10]
den[1 3 2 0]
Gtf(numden)
nyquist(G)
图35校正前奈奎斯特图
num[170 10]
den[140 421 283 2 0]
Gtf(numden)
nyquist(G)
图36校正奈奎斯特图
相位系统时闭环系统稳定反时闭环系统稳定越原点越稳定
327 校正器系统性影响
系统校正原系统中目增添装置（部件）改变系统结构参数系统性改善满足求性指标根校正装置系统中处位置般分串联校正反馈校正复合校正
串联校正系统结构性改善效果明显校正方法直观实法克服系统中元件（部件）参数变化系统性影响 反馈校正改变包围环节参数性甚改变原环节性质特点反馈校正抑制元件（部件）参数变化外扰动系统性消极影响时甚取代局部环节 系统反馈控制回路中加入前馈补偿组成复合控制参数选择保持系统稳定减消稳态误差补偿适度量补偿会引起振荡
4 总结
通动控制原理课程设计加强动手思考解决问题力方案Matlab软件掌握软件应时课时时问题老弄懂做完课程设计问题迎刃解 觉做课程设计时课知识巩固加强课知识太时课间学理解运原理功考试容限次课程设计程中解原理功记住东西认识源实践实践认识动力终目实践检验真理唯标准期末课程设计作非常 言知识收获重精神丰收更加喜挫折份财富历份拥 设计程中遇问题说困难重重难免会遇种样问题时设计程中发现足处前学知识理解够深刻掌握够牢固次课程设计终利完成设计中遇专业知识问题通次课程设计懂理实际相结合重理知识远远够学理知识实践相结合起理中出结真正社会服务提高实际动手力独立思考力 时老师身学实知识帮助学位指导老师次表示忠心感谢 次课程设计学课学东西独立思考解决问题出现差错机应变想说设计确实困难苦中乐单理学中少机会实践机会许喜欢类工作许认设计工作枯燥认干什认真做定会结果 感谢老师细心指导样谢谢组学私帮助
参考文献
[1] 史国生编 电气控制编程控制器技术北京化学工业出版社2004
[2] 王永华现代电气编程控制技术 北京北京航空航天学出版社2002
[3] 邓名电器编程控制器应技术北京机械工业出版社1997
[4] 徐世许编程序控制器原理应网络合肥中国科学技术学出版社2001
[5] 王泽元编程序控制器实验指导书长春编实验指导书2010
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课 题： 课题十六
专 业： 电气工程动化
班 级：
姓名学号：
指导教师：
设计日期：
成 绩：
XX学院电气信息学院
目录
1 设计目 1
2 设计求 2
3 实现程 3
31设计题目 3
32 计算程 3
321 计算根轨迹图 3
322 计算Bode图 5
323 设计系统串联校正装置 6
324 出校正装置传递函数 7
325 画出校正前校正幅频特性图 7
326 画出校正前开环系统奈奎斯特图 9
327 校正器系统性影响 10
4 总结 12
参考文献 13
动控制原理课程设计务书
1 设计目
1）掌握控制系统设计校正步骤方法
（2）掌握控制系统相角裕度稳态误差剪切频率相角穿越频率增益裕度求取方法
（3）掌握利Matlab控制系统分析技熟悉MATLAB解决具体工程问题标准软件熟练应MATLAB软件解决控制理中复杂工程实际问题模糊控制理优控制理变量控制理等奠定基础
（4）提高控制系统设计分析力
（5）谓校正系统变部分基础加入适校正元部件系统满足定性指标校正方案串联校正联校正反馈校正前馈校正确定校正装置结构参数方法两类分析法综合法分 析法针校正系统性定性指标首先选择合适校正环节 结构然校正方法确定校正环节参数分析法进行串联校正时校 正环节结构通常采超前校正滞校正滞超前校正三种类型超前校正通常改善控制系统快速性超调量增加带宽滞校正改善超调量相稳定度会带宽减快速性降滞超前校正兼两者优点结构设计时设法限制缺点
2 设计求
1．前期基础知识包括MATLAB系统素MATLAB语言变量语句MATLAB矩阵矩阵元素数值输入输出格式MATLAB系统工作空间信息MATLAB线帮助功等
2．控制系统模型包括模型建立模型变换模型简化Laplace变换等等 3．控制系统时域分析包括系统种响应性指标获取零极点系统性影响高阶系统似研究控制系统稳定性分析控制系统稳态误差求取
4．控制系统根轨迹分析包括回路系统根轨迹零度根轨迹纯迟延系统根轨迹控制系统根轨迹分析
5．控制系统频域分析包括系统Bode图Nyquist图稳定性判系统频域响应
6．控制系统校正包括根轨迹法超前校正频域法超前校正频域法滞校正校正前性分析
3 实现程
31设计题目
设单位负反馈系统传递函数
1手动画出未校正系统根轨迹图分析闭环系统否稳定
2手动画出未校正系统Bode图分析系统否稳定
3设计系统串联校正装置系统达列指标：
（1）静态速度误差系数Kv ≥ 5s
（2）相位裕量γ ≥ 40°
（3）幅值裕量h ≥ 10dB
4出校正装置传递函数
5MATLAB分画出校正前校正校正装置幅频特性图计算校正系统截止频率ωc相位裕量γ穿越频率ωx幅值裕量h
6MATLAB分画出系统校正前开环系统奈奎斯特图进行分析
7应学知识分析校正器系统性影响
32 计算程
321 计算根轨迹图
根轨迹图计算：
（1） 3条根轨迹
（2） 3限零点
（3） 定轴分布根轨迹
（4）
舍
第第四周期值闭环系统稳定
图31手绘根轨迹
322 计算Bode图
根
令作出未校正Bode图
图32手绘bode图
323 设计系统串联校正装置
（1）静态速度误差系数Kv ≥ 5s1
（2）相位裕量γ ≥ 40°
（3）幅值裕量h ≥ 10dB
解：
令式求
未校正前相位裕量出校正装置传递函数
采滞校正装置取求相位裕量
关系
求出需公式
取
324 出校正装置传递函数
滞校正装置
验算：
325 画出校正前校正幅频特性图
MATLAB分画出校正前校正校正装置幅频特性图
num[10]
den[1 3 2 0]
Gtf(numden)
bode(G)
图33校正前幅频特性图
num[170 10]
den[140 421 283 2 0]
Gtf(numden)
bode(G)
图34校正幅频特性图
G5tf([170 10][140 421 283 2 0])
[GmPmwcgwcp]margin(G5)
GmdB20*log10(Gm)
[GmPmwcgwcp]
截止频率相位裕量穿越频率幅值裕量
326 画出校正前开环系统奈奎斯特图
num[10]
den[1 3 2 0]
Gtf(numden)
nyquist(G)
图35校正前奈奎斯特图
num[170 10]
den[140 421 283 2 0]
Gtf(numden)
nyquist(G)
图36校正奈奎斯特图
相位系统时闭环系统稳定反时闭环系统稳定越原点越稳定
327 校正器系统性影响
系统校正原系统中目增添装置（部件）改变系统结构参数系统性改善满足求性指标根校正装置系统中处位置般分串联校正反馈校正复合校正
串联校正系统结构性改善效果明显校正方法直观实法克服系统中元件（部件）参数变化系统性影响 反馈校正改变包围环节参数性甚改变原环节性质特点反馈校正抑制元件（部件）参数变化外扰动系统性消极影响时甚取代局部环节 系统反馈控制回路中加入前馈补偿组成复合控制参数选择保持系统稳定减消稳态误差补偿适度量补偿会引起振荡
4 总结
通动控制原理课程设计加强动手思考解决问题力方案Matlab软件掌握软件应时课时时问题老弄懂做完课程设计问题迎刃解 觉做课程设计时课知识巩固加强课知识太时课间学理解运原理功考试容限次课程设计程中解原理功记住东西认识源实践实践认识动力终目实践检验真理唯标准期末课程设计作非常 言知识收获重精神丰收更加喜挫折份财富历份拥 设计程中遇问题说困难重重难免会遇种样问题时设计程中发现足处前学知识理解够深刻掌握够牢固次课程设计终利完成设计中遇专业知识问题通次课程设计懂理实际相结合重理知识远远够学理知识实践相结合起理中出结真正社会服务提高实际动手力独立思考力 时老师身学实知识帮助学位指导老师次表示忠心感谢 次课程设计学课学东西独立思考解决问题出现差错机应变想说设计确实困难苦中乐单理学中少机会实践机会许喜欢类工作许认设计工作枯燥认干什认真做定会结果 感谢老师细心指导样谢谢组学私帮助
参考文献
[1] 史国生编 电气控制编程控制器技术北京化学工业出版社2004
[2] 王永华现代电气编程控制技术 北京北京航空航天学出版社2002
[3] 邓名电器编程控制器应技术北京机械工业出版社1997
[4] 徐世许编程序控制器原理应网络合肥中国科学技术学出版社2001
[5] 王泽元编程序控制器实验指导书长春编实验指导书2010
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