⑴ 設單位反饋控制系統的開環傳遞函數為G0(s)=K/s(s+1)(0.2s+1)試設計一串聯校正裝置,使系統滿足如下性能指
設單位僅饋控制系統的開環傳遞函數為G(s)=k/s(s+1)(0.2s十1),試設計一串聯校正裝置,使系統滿足如下性能指標:靜態速度誤差系數K=8,相角裕度y
⑵ 自動控制原理課程設計 設計題目: 串聯滯後校正裝置的設計
一、理論分析設計
1、確定原系統數學模型;
當開關S斷開時,求原模擬電路的開環傳遞函數個G(s)。
c);(c、2、繪制原系統對數頻率特性,確定原系統性能:
3、確定校正裝置傳遞函數Gc(s),並驗算設計結果;
設超前校正裝置傳遞函數為:
,rd>1
),則:c處的對數幅值為L(cm,原系統在=c若校正後系統的截止頻率
由此得:
由 ,得時間常數T為:
4、在同一坐標系裡,繪制校正前、後、校正裝置對數頻率特性;
二、Matlab模擬設計(串聯超前校正模擬設計過程)
注意:下述模擬設計過程僅供參考,本設計與此有所不同。
利用Matlab進行模擬設計(校正),就是藉助Matlab相關語句進行上述運算,完成以下任務:①確定校正裝置;②繪制校正前、後、校正裝置對數頻率特性;③確定校正後性能指標。從而達到利用Matlab輔助分析設計的目的。
例:已知單位反饋線性系統開環傳遞函數為:
≥450,幅值裕量h≥10dB,利用Matlab進行串聯超前校正。≥7.5弧度/秒,相位裕量c要求系統在單位斜坡輸入信號作用時,開環截止頻率
c)]、幅值裕量Gm(1、繪制原系統對數頻率特性,並求原系統幅值穿越頻率wc、相位穿越頻率wj、相位裕量Pm[即
num=[20];
den=[1,1,0];
G=tf(num,den); %求原系統傳遞函數
bode(G); %繪制原系統對數頻率特性
margin(G); %求原系統相位裕度、幅值裕度、截止頻率
[Gm,Pm,wj,wc]=margin(G);
grid; %繪制網格線(該條指令可有可無)
原系統伯德圖如圖1所示,其截止頻率、相位裕量、幅值裕量從圖中可見。另外,在MATLAB Workspace下,也可得到此值。由於截止頻率和相位裕量都小於要求值,故採用串聯超前校正較為合適。
圖1 校正前系統伯德圖
2、求校正裝置Gc(s)(即Gc)傳遞函數
L=20*log10(20/(7.5*sqrt(7.5^2+1))); =7.5處的對數幅值Lc%求原系統在
rd=10^(-L/10); %求校正裝置參數rd
wc=7.5;
T= sqrt(rd)/wc; %求校正裝置參數T
numc=[T,1];
denc=[T/ rd,1];
Gc=tf(numc,denc); %求校正裝置傳遞函數Gc
(s)(即Ga)3、求校正後系統傳遞函數G
numa=conv(num,numc);
dena=conv(den,denc);
Ga=tf(numa,dena); %求校正後系統傳遞函數Ga
4、繪制校正後系統對數頻率特性,並與原系統及校正裝置頻率特性進行比較;
求校正後幅值穿越頻率wc、相位穿越頻率wj、相位裕量Pm、幅值裕量Gm。
bode(Ga); %繪制校正後系統對數頻率特性
hold on; %保留曲線,以便在同一坐標系內繪制其他特性
bode(G,':'); %繪制原系統對數頻率特性
hold on; %保留曲線,以便在同一坐標系內繪制其他特性
bode(Gc,'-.'); %繪制校正裝置對數頻率特性
margin(Ga); %求校正後系統相位裕度、幅值裕度、截止頻率
[Gm,Pm,wj,wc]=margin(Ga);
grid; %繪制網格線(該條指令可有可無)
校正前、後及校正裝置伯德圖如圖2所示,從圖中可見其:截止頻率wc=7.5;
),校正後各項性能指標均達到要求。相位裕量Pm=58.80;幅值裕量Gm=inf dB(即
從MATLAB Workspace空間可知校正裝置參數:rd=8.0508,T=0.37832,校正裝置傳遞函數為 。
圖2 校正前、後、校正裝置伯德圖
三、Simulink模擬分析(求校正前、後系統單位階躍響應)
注意:下述模擬過程僅供參考,本設計與此有所不同。
線性控制系統校正過程不僅可以利用Matlab語句編程實現,而且也可以利用Matlab-Simulink工具箱構建模擬模型,分析系統校正前、後單位階躍響應特性。
1、原系統單位階躍響應
原系統模擬模型如圖3所示。
圖3 原系統模擬模型
系統運行後,其輸出階躍響應如圖4所示。
圖4 原系統階躍向應曲線
2、校正後系統單位階躍響應
校正後系統模擬模型如圖5所示。
圖5 校正後系統模擬模型
系統運行後,其輸出階躍響應如圖6所示。
圖6 校正後系統階躍向應曲線
3、校正前、後系統單位階躍響應比較
模擬模型如圖7所示。
圖7 校正前、後系統模擬模型
系統運行後,其輸出階躍響應如圖8所示。
圖8 校正前、後系統階躍響應曲線
四、確定有源超前校正網路參數R、C值
有源超前校正裝置如圖9所示。
圖9 有源超前校正網路
當放大器的放大倍數很大時,該網路傳遞函數為:
(1)
其中 , , ,「-」號表示反向輸入端。
該網路具有相位超前特性,當Kc=1時,其對數頻率特性近似於無源超前校正網路的對數頻率特性。
根據前述計算的校正裝置傳遞函數Gc(s),與(1)式比較,即可確定R4、C值,即設計任務書中要求的R、C值。
注意:下述計算僅供參考,本設計與此計算結果不同。
如:由設計任務書得知:R1=100K,R2=R3=50K,顯然
令
T=R4C
⑶ 自動控制原理設計矯正裝置
自動控制原理的
最快的時間,
最理想的
⑷ 有源校正裝置和無源校正裝置各有什麼特點
功率因數
校正【PFC】電路分有源和無源兩種:
有源電路
的優點是
電能利用率
更高一些,重量更輕:缺點是製造技術和成本很高,故障率相對較高一些。無源的優點是電路比較簡單可靠性高故障率低,缺點是效率比較低重量大且消耗的有色金屬較多。
⑸ 給定固有部分的傳遞函數 Gg(s)和性能指標要求,試設計串聯校正裝置K(s),並比較它們的作用效果。
標准作業題,你看課本,對照例題就可以完成了。
繪制原系統的bode圖後版會發現,原系統幅權頻是以-40db/dec穿越0分貝線,並且截止頻率是31左右。
所以用超前校正就可以了。
按超前校正的設計步驟,仿照例題一步步的繪和算,沒有拐彎的地方,不用擔心。
最後比較效果,就是校驗一下相角裕度、幅值裕度和截止頻率。
希望我的回答,對你掌握這章的知識有點幫助。
⑹ 試設計一個串聯校正裝置
這可以參考自控原理中的解答過程啊
⑺ 自動控制原理中,無源校正和有源校正各有什麼優點微積分校正的特點是什麼
無源校正網路:阻容元件。
優點:校正元件的特性比較穩定。
缺點:由於輸內出阻抗較高容而輸入阻抗較低,要另加放大器並進行隔離,沒有放大增益,只有衰減。
有源校正網路:阻容電路+線性集成運算放大器。
優點:帶有放大器,增益可調,使用方便靈活。
缺點:特性容易漂移。