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自動控制原理設計校正裝置

發布時間:2021-12-02 04:28:29

1. 自動控制原理課程設計

「自控原理課程設計」參考設計流程

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)。
2、繪制原系統對數頻率特性,確定原系統性能:c、(c);
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
若校正後系統的截止頻率c=m,原系統在c處的對數幅值為L(c),則:

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:

要求系統在單位斜坡輸入信號作用時,開環截止頻率c≥7.5弧度/秒,相位裕量≥450,幅值裕量h≥10dB,利用Matlab進行串聯超前校正。
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(c)]、幅值裕量Gm
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))); %求原系統在c=7.5處的對數幅值L
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
3、求校正後系統傳遞函數G(s)(即Ga)
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;
相位裕量Pm=58.80;幅值裕量Gm=inf dB(即),校正後各項性能指標均達到要求。
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

T=R4C 解得R4=3.5K,C=13.3F
請採納答案,支持我一下。

2. 請問大家一個自動控制原理校正系統設計的題

若要求階躍響應無靜差,可以校正成典型I型系統,即調節器帶一個積分,內校正後的開環傳遞容函數只有1個積分和1個極點,極點對應頻率取0dB穿越頻率的2倍。
0dB穿越頻率與閉環截止頻率相近,按(rad/s),可取1/(0.8/3)以上。
0dB穿越頻率與開環放大倍數相等。
具體可參照《電力拖動運動控制系統》或《自動控制原理》的教材,頻域校正,或控制系統的工程設計方法等章節。

3. 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

4. 自動控制原理中如何選用校正裝置的類型

1、採用串聯校正往往同時需要引入附加放大器,以提高增益並起隔離作用。
2、對於並聯校正,版信號總是從功率權較高的點傳輸到功率較低的點,無須引入附加放大器,所需元件數目常比串聯校正為少。在控制系統設計中採用哪種校正,常取決於校正要求、信號性質、系統各點功率、可選用的元件和經濟性等因素。

5. 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(cm,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Lc%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

T=R4C

6. 自動控制原理課程設計報告,有頻域校正和根軌跡校正步驟...

自動控制原理課程設計報告,有頻域校正和根軌跡校正步驟...
你發了,有什麼問題多多交流哈,把我的問答選為最佳吧,嘿嘿

7. 自動控制原理課程設計:細菌總數控制系統校正裝置設計

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8. 自動控制原理,系統的校正與綜合

校正後系統截止頻率處,幅值為0,該值是校正裝置在校正後系統截止頻率下的幅值與待校正系統在該頻率下的幅值的疊加。這個公式就是根據這個得出的,其中20lgb就是校正裝置的幅值。把公式改成和的形式好理解一些。

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