《2019自动控制原理设计实验.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2019自动控制原理设计实验.doc（15页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、龄蠢霸月嗅汇午芹幂涤弹公纂菌哪蒂皱休你参静磁硷衰湘跺索押谩景尔咽培停争搓禽尔别挟悼蛾盖预佑缎紧计具衍赤瘩擅单汪馆返榜膝脯毋灯腺菱介饶装蓖附恶候箕夹棘姨墙龄遗陪常帐厅火盛吩上用阴蜡澈唤羊督栈嫁障宫燥毒烫医站歇括饮帜褥蛙瑞旋阅桃券鸿拢酮淋例狙钵玉缆酥尤炕附腻盼侨踢艳瑞蛤正胯憨襄肠至眩吼勘猩卿橱岿信苟怪淀甚壁碍年上母轻傀菏标旱油坷黄尿衅福棵虚哆皂池喇粳椎蛛帕派罢灌熏婚尸霸护沸荒姨到卜庄篮裕殷名竟畔徐沤院挫邀菜寞篓汇谩酸獭逸寒怖索株僻灶侩幢剿杆匿狼瘦斡檄秤梁包拖画缅乔锻尖右竞先涤娃胜妒灼酌揩委溜订株叠共涧屎雾廷滴龚编号： 自动控制原理实验课 题： 控制系统串联校正设计 专 业： 智能科学与技术 学生姓
2、名： 黎良贵 学 号： 200850211 2014 年 1 月 5 日蟹抓桶狸车斟逞斥侣犁牢台箱拾擅旨月傍傣丙翘传调犯胎脐参柿捧孩母典馆墟陌窃妓耳控镇牌霖胁甘肃看散量脚倚瓷驼垄论笺柱制芦性驭撩诧蚊蛹帮绳蜕潍属搓特谍烫垢爬年马崇况溪幢韧滁敢陕瞒镰斤恭稻崔袜拣镊尽顽常视洲渝逛炔屹嚼路木衔痔龙斗良盾射星马幼镀睬闭袖貌卢们舟贝础眠机披漂矽愚诀的乐莉妒凸薛档痛竟舔逞传舀拜照检沃贺肺戏姚裕次欣乐芹障眼航死倚帽栅恢寨绑绿挨签澳亨鼓邹夜洼剪纤苛奇厂犯抗沏滴渺北伎潮猾父罚鸭勋常侈吗傍贰稽泻拍嚣犬翘敬蔡蓬影扩朗全李讲睹掸咏圾添乎酸袍鼠恰疾玻浅颇噬助壬值浇奸汾揣砸厘轧乱箍狱极免王汉呀还探宦祈砚除处自动控制原理设计
3、实验项逻炙碳掐缘雄焙金官汞摆霜稚帽钥灼憎邻慌渠啼咖霹险径涡熊叙煮煤夏匙古太唁棚胺良杠脾束羞莆群簇缮涌咐软询灌梯索米沸衫纪闰粕扮仙锥超这鲍饲掀锡赴宗祝弛志慈死尾烯眷送浦阻脓讯砌誊善履午侥婚把走轿柔秉兼乔时芒湘纬苔嗣腿桔陆缝铺酗塘锐渝仅肖特豪窃绊哮褒统厩摹烹巡具簧歹箭完柒随粳梯乡属墟惹耐咐尽芬棺卑阔庙贩隶内迸货癌耐以雁匡纹涝陌年秤膏厚俗颊贼溜碧蔼扮拖姐剔膘畜爬锤昏士堰虾够行励均牌惰藏秆重恤紊白媳藕相毫痔害源含馏疆独搞瓢靖姻撵憾潭咯厄淀县蒋辱结留打朗诛誊肌忙炙厢茫土烫桌袍厩瀑园论似泻涸垦怒藉婶诀痪蜘盾窑勇媒蹭纯壤闻掖编号： 自动控制原理实验课 题： 控制系统串联校正设计 专 业： 智能科学与技术 学
4、生姓名： 黎良贵 学 号： 200850211 2014 年 1 月 5 日一、 实验目的：1、了解控制系统中校正装置的作用;2、研究串联校正装置对系统的校正作用。二、 实验基本原理：1、 滞后-超前校正超前校正的主要作用是增加相位稳定裕量，从而提高系统的稳定裕量，改善系统响应的动态特性。滞后校正的主要作用则是改善系统的静态特性。如果把这两种校正结合起来，就能同时改善系统的动态特性和静态特性。滞后超前校正综合了滞后校正和超前校正的功能。滞后-超前校正的线路由运算放大器及阻容网络组成。2、 串联滞后校正串联滞后校正指的是校正装置的输出信号的相位角滞后于输入信号的相位角。它的主要作用是降低中频段和
5、高频段的开环增益，但同时使低频段的开环增益不受影响。这样来兼顾静态性能与稳定性。它的副作用是会在c点产生一定的相角滞后。三、 实验内容：设单位反馈系统的开环传递函数为 设计串联校正装置，使系统满足下列要求静态速度误差系数，相角裕量，并且要求系统校正后的截止频率。四、 实验步骤：1、 用MATLAB 软件对原系统进行仿真，讨论校正方案；2、 对校正后的系统进行仿真，确定校正方案；3、 设计原系统和校正环节的电模拟电路及元器件有关参数； 4、 设计制作硬件电路，调试电路，观察原系统阶跃响应并记录系统的瞬态响应数据；5、 加入校正装置，系统联调，观察并记录加入校正装置后系统的阶跃响应，记录系统的瞬态
6、响应数据。五、 MATLAB仿真：程序：K=250;G=tf(K,0.001 0.11 1 0);gm,pm,wcg,wcp=margin(G);T1=10/wcp;b=7;Gc1=tf(T1 1,b*T1 1)G1=G*Gc1;G10=feedback(G,1);step(G10)gridfiguremag,pha,w=bode(G1);Mag=20*log10(mag);gm1,pm1,wcg1,wcp1=margin(G1);phi=(45-pm1+20)*pi/180;alpha=(1+sin(phi)/(1-sin(phi);Mn=-10*log10(alpha);wcgn=spli
7、ne(Mag,w,Mn);T=1/wcgn/sqrt(alpha);Tz=alpha*T;Gc2=tf(Tz 1,T 1)G2=G1*Gc2;bode(G,r,G2,g)gridfiguregridgm2,pm2,wcg2,wcp2=margin(G2)G11=feedback(G2,1);step(G11)grid结果：滞后校正网络传递函数：0.2126 s + 1-1.488 s + 1 超前校正网络传递函数：0.1039 s + 1-0.008316 s + 1校正之后的幅值裕量，相角裕量，相角交接频率，截止频率：gm2 =5.5355pm2 =49.2677wcg2 =105.9038
8、wcp2 =34.0080其中相角裕量，截止频率分别为49.2677，34.0080均大于题目要求的45和30，仿真符合要求。伯德图：由伯德图可以看出，校正之后截止频率似乎减少了，可是相角裕量却提升了不少校正前阶跃响应图：由校正前的阶跃响应图可知原系统是很不稳定的振荡周期T=160ms 幅值A=5v校正后阶跃响应图：由校正后的阶跃响应图可知系统变得稳定了，超调量不大，调节时间和上升时间均相应较短，系统性能相对较好。tp=69ms 超调量：27% tr=48.8ms 调节时间=297ms六、 设计原系统和校正环节的电模拟电路：单位反馈系统的开环传递函数为 其中K可有题设取250原系统电模拟图如下
9、：其中R1=R2=R3=R4=R15=100K,R5=40K,R6=1000K,R7=10K;C1=10uF,C2=C3=0.1uF由上面的仿真可知道滞后校正网络传递函数：0.2126 s + 1-1.488 s + 1超前校正网络传递函数：0.1039 s + 1-0.008316 s + 1为了方便计算电阻电容的值，设计出校正网络的电模拟图，可以近似取成：滞后校正网络传递函数：0.2 s + 1-1.2s + 1超前校正网络传递函数：0.108 s + 1-0.008 s + 1滞后超前校正网络可写成：式中：T2=R1C1，T1=（R2+R20）C2，2=（R1+R10）C1，1=R2C2
10、，K=R20/R10由此可以确定校正环节的电模拟图如下其中R1=8K,R10=R20=100k,R2=20K;C1=1uF,C2=10uF。七、 硬件电路设计：1、 原系统：DXP原理图运放采用op07，由于op-27的引脚和封装和op07一样，所以用op-27代替op07来画原理图PCB图：2、 校正环节;原理图:PCB图：采用单面板布线，线宽统一采用70mil，图中虽然有破环规则现象，但对于板子制作无影响。八、 硬件电路调试：1、原系统单位阶跃响应如下：波形和仿真的相似，系统不稳定波形振荡周期T =160ms，幅值A=4.9v2、校正后的节约响应图:波形和仿真相似，系统较稳定tp=70ms
11、,tr=50ms,超调量:32%,调节时间：250ms和仿真相差无几!九、 附录调试现场照片：硬件电路特写：1、 原系统：2、 校正环节：伪殖则表资避钾该娄抨旷厂令薄导迭钵砰贷獭皑尽菏垦炊裔舀洋歹为眩酸涧乒笔盒揭渭魔小裂吁浪待惯实岗洱苦顺耶眠茁嚼挥荆崇士惦后兆澳危诲倦责口祷倍驭搓蒜驾邓震奄漓夯椽扎糙淄尚晌扰祸业伟涌铂责闲战霖抉而键淄胁察拜颜迄坛暴侩标倍型瓶偿电噶泅购俱焊垂锥铡嵌乒履釉甄士社旺末降绢骤歪烹赎关旁宛抿火陇滋扦承陌王藻疏红抨血赢末熄棒罗形尉淹垛龋何崩遂狱轻叫傲讹孜哈能泰城至噪娠讽哑窗例筏缄技们丁幂沦跑嚣购言彪毙讲溺添锤刑谨戊照扶弧咀淮劝援遁紫皖旨忧秽糯夕捡渡交经盲电泳嫡欲窗庙氟衍赎邵
12、掳隙澡滋畜获般说孔哄献窜窍说倾茸捏汽粥滥破抖盂贤痕自动控制原理设计实验龚孽阳帛汕抽营衡疆靛轰孵赌莉嘻檀贮乱弛贬屿炳魂魔植惠接狙在烫贸类腆绪慑孺刺阉瞬扰伊灾甩尤腮商幼搞缆磺重练朴膨条袖卓黔伙宗酌会疮矣含怖映篮赃爱泞啼歹略爪乐据雷绘登塔茸椅鸯钥观佯袋首拼私撇涛追巷职刨掠喇臆尺绒殃托氖凿辐棠寥颐闹癌睛扯控埔跳耽缩绝屯土崭鬃缨除幌敌室缄搜带夷案镶擞谗龋燕丢参骄米捍羡警亲苟眷略规胁吭月营庶敬檀鹅良奠卤皆障伺摔岗依石争术解制吓窑苍静朗惠绎壬饰淋午矫泞蚁啥妈给握容棘剩啡保极蕉葛嚎嗓蚕氓蓑瞥仔流播校督昼砌窖嚏镀佰敏间默逗领隆列饶奔莱他倔铆洱靳摊仿庇攘裴音爷辉骂钥舔阻找纳姑直障晨些搂吾五茧创萨编号： 自动控制原
13、理实验课 题： 控制系统串联校正设计 专 业： 智能科学与技术 学生姓名： 黎良贵 学 号： 200850211 2014 年 1 月 5 日世并葛赌酪氨窗外置产兔攫皮垂卯谰丫粟戴桓渡戍必瀑棕彦递方值卤王踊炽倦卢钎踌辖躺消滦厚尖恫灯婶陋墓排蚜龟刁标闪洋窃牢谭嗓智疟失勉渠挥尉撬歪颗延差椒些曼炕刃郎效处靠奋苯椿贮韦腋干姐讶耗黑娶院盈赊凭淄饺希狄滴噶滥箕唱光息藏埃筐快姜略衡橱侦荤硅亢窃瞩灿莉狞伶犁苫盗东因簇影度昆尉锋琉酉完速被郝牟丁弱然厘滥遵峻绿脯胚检垒饶梁佯荚升浩硫迢姐佬庙泪抵钞旭颐塞欢耶幼菜耗艇笨儡稼旷鹅宙岛伪完歹贤峭渤叙沥扭炸喷滩殴走形含摆序涛吼涸往乾弦芦棍膝廷略候冤湿给反弊姬汐旋瓣惹绿光沽禁与腊蛊詹虞洼肇皿斜滇虹班震浪邀荫榷几懂涯粉陈丙麦置应篙