工业系统架构 工业系统设计_工业计算机控制系统设计课程设计

计算机控制系统课程设计

1.设计背景 2 2.设计过程 2 2.1.设计目的 2 2.2.设计过程 2 3.系统仿真程序及相关结论 3 3.1.系统仿真流程图 3 3.2.校正前离散系统伯德图绘制程序 4 3.3.校正前离散系统伯德图 5 3.4.校正后离散系统伯德图绘制程序 5 3.5.校正前离散系统伯德图 6 3.6.校正前后离散系统伯德图绘制程序 7 3.7.校正前后离散系统伯德图 8 3.8.校正后系统时域响应流程图 8 3.9.校正后系统时域响应程序 9 3.10.校正后系统时域响应曲线 10 4.增大采样周期和开环增益后系统实现(T2,K2) 10 4.1.改变后伯德图绘制程序 . 10 4.2.系统校正前后伯德图对比 . 12 5.心得体会. 12 6.

参考文献. 13 1.设计背景 由于滞后-超前校正适用于对校正后系统的动态和静态性能有更多更高要求 的场合。施加滞后-超前校正环节,主要是利用其超前部分增大系统的相位裕度, 以改善系统的动态性能;利用其滞后部分改善系统的静态性能。 所以我们在此利用超前校正的目的是改善系统的动态性能, 实现在系统静态 性能不受损的前提下,提高系统的动态性能。通过加入超前校正环节,利用其相 位超前特性来增大系统的相位裕度,改变系统的开环频率特性。一般使校正环节 的最大相位超前角出现在系统新的穿越频率点。 同时利用滞后校正通过加入滞后 校正环节,使系统的开环增益有较大幅度增加,同时又使校正后的系统动态指标 保持原系统的良好状态。它利用滞后校正环节的低通滤波特性,在不影响校正后 系统低频特性的情况下,使校正后系统中高频段增益降低,从而使其穿越频率前 移,达到增加系统相位裕度的目的。 2.设计过程 2.1.设计目的 采用W变换的 Bode 图法设计离散控制系统的数字控制器,使得系统满足一 定的性能指标,并且采用仿真实验对校正后的系统进行校验。 2.2.设计过程 D z 0 GsZOH - - e t r t e t u t y t R z E z Y z U z TT G z 图 1 离散控制系统结构图 某控制系统如图 1 所示,已知被控对象的传递函数为 0 1 k Gs s s (1)设采样周期1Ts,要求系统的相位裕度为45,且为了满足准确度要求所 需要的 v k值而要求1k ,试用W变换的 Bode 图法确定数字控制器Dz;

(2)使用 MATLAB 编程序绘制校正前后离散系统 Bode 图;

(3) 使用 MATLAB 编程序绘制校正后系统时域响应, 并求取响应的各项性能指标;


(4)增大采样周期(如2Ts)和开环增益(如2k ) ,重复上述校正过程及 仿真校验,比较分析采样周期和开环增益对系统校正效果的影响;

(5)根据校正后的系统时域响应,确定其超调量,若使得超调量减小 30,重 新确定数字控制器Dz。 3.系统仿真程序及相关结论 3.1.系统仿真流程图 V0.010.01100 遍取 输入传递函数 G(W) 结束 开始 Wjv将G(W)变为 频域 Lv20lg|Gjv| PhivPhiGjv Semilogxv,Lv Semilogxv,Phiv V0.01