转子绕线机控制系统的滞后校正设计
9转子绕线机控制系统的串联滞后超前校正设计解析
在控制工程中用得最广的是电气校正装置，它不但可应用于电的控制系统，而且通过将非电量信号转换成电量信号，还可应用于非电的控制系统。
控制系统的设计问题常常可以归结为设计适当类型和适当参数值的校正装置。
校正装置可以补偿系统不可变动部分（由控制对象、执行机构和量测部件组成的部分）在特性上的缺陷，使校正后的控制系统能满足事先要求的性能指标。
常用的性能指标形式可以是时间域的指标，如上升时间、超调量、过渡过程时间等（见过渡过程），也可以是频率域的指标，如相角裕量、增益裕量（见相对稳定性）、谐振峰值、带宽（见频率响应）等。
常用的串联校正装置有超前校正、滞后校正、滞后-超前校正三种类型。
在许多情况下,它们都是由电阻、电容按不同方式连接成的一些四端网络。
各类校正装置的特性可用它们的传递函数来表示，此外也常采用频率响应的波德图来表示。
不同类型的校正装置对信号产生不同的校正作用，以满足不同要求的控制系统在改善特性上的需要。
在工业控制系统如温度控制系统、流量控制系统中，串联校正装置采用有源网络的形式，并且制成通用性的调节器，称为PID（比例-积分-微分）调节器,它的校正作用与滞后-超前校正装置类同。
摘要 (1)ABSTRACT (2)1 课程设计目的及要求 (3)1.1目的 (3)1.2要求 (3)1.3方案比较分析 (3)2 设计计算与分析 (3)2.1计算幅值与相位裕度 (4)2.2使用MATLAB软件获得系统的伯德图和相位,幅值裕度。
(4)3 确定校正网络传递函数 (6)3.1滞后超前校正设计 (6)3.2校验校正后系统是否满足要求 (6)4. 校正前后系统根轨迹的绘制 (7)4.1校正前系统根轨迹 (7)4.2校正后系统的根轨迹分析 (8)5 系统动态性能的分析 (9)5.1校正前系统的动态性能分析 (9)5.2校正后系统的动态性能分析 (10)心得体会 (13)参考文献 (14)摘要在现代科学技术的众多领域中，自动控制技术起着越来越重要的作用，而自动控制理论是自动控制科学的核心。
「转子绕线机控制系统的滞后校正设计」
「转子绕线机控制系统的滞后校正设计」转子绕线机控制系统是一种用于电动机转子绕线的设备，通过对转子绕线过程中的参数进行控制，可以提高绕线质量和效率。
在转子绕线机控制系统中，滞后校正是一种常用的控制方法，用于对系统的误差进行校正，以使系统更加稳定和准确。
滞后校正是一种基于反馈控制的校正方法，其基本原理是通过测量系统输出与期望输出之间的差异，对系统的控制输入进行修正。
在转子绕线机控制系统中，通常采用位置传感器来测量转子位置，然后与期望位置进行比较，计算出位置误差。
通过引入滞后校正，可以根据位置误差来调整转子绕线的参数，以达到更好的绕线质量和效率。
滞后校正的设计可以分为几个步骤：首先，需要确定滞后校正的目标。
在转子绕线机控制系统中，滞后校正的目标通常是使转子绕线达到最佳质量，并且尽可能减少绕线时间和浪费。
因此，滞后校正应该针对这些目标进行设计。
其次，需要选择合适的控制算法。
在滞后校正中，通常采用比例-积分-微分（PID）控制算法来对转子绕线机控制系统进行控制。
PID控制算法可以根据位置误差的大小来调整控制输入，使系统的输出更接近期望输出。
然后，需要确定滞后校正的参数。
在PID控制算法中，有三个参数需要进行调整：比例增益、积分时间和微分时间。
比例增益用于调整控制输入与位置误差之间的关系，积分时间用于调整系统对误差的积累程度，微分时间用于调整系统对误差变化率的敏感程度。
通过调整这些参数，可以获得较好的滞后校正效果。
最后，需要进行滞后校正的实施和调试。
在实施滞后校正之前，需要对滞后校正的参数进行合理的选择，并进行调试和优化。
通过不断调整滞后校正的参数，可以使转子绕线机控制系统获得更好的控制效果。
综上所述，滞后校正是一种用于转子绕线机控制系统的常用控制方法，通过对系统误差进行校正，可以提高绕线质量和效率。
在滞后校正的设计中，需要确定校正目标、选择合适的控制算法、确定参数，并进行实施和调试。
通过合理的滞后校正设计，可以使转子绕线机控制系统达到最佳的控制效果。
自动转子绕线机常见问题修复
绕线机常见故障分析及解决1．盐浴不良：ａ.铜线不良：从线桶中抽出部分铜线(拉伸几下)放入盐水中可判断。
b.张力不良(过大)：放入盐水中的转子线包不规则冒泡,数值上升较慢。
(过小)：线在绕线过程中容易挂到钢片上且线包太松。
解决：所经过绕线机张力系统穿过的铜线必须通过张力对照表用弹簧称核对后方可绕线。
ｃ.羊毛毡结碳.各过线轮损伤.各过线小轴承损坏：放入盐水中的转子线包不规则冒泡, ,数值上升较快。
解决：更换损坏羊毛毡.过线轮小轴承ｄ.绕线模具损伤（导线模）：放入盐水中的转子线包规则冒泡,冒泡位置在铁芯上部.下部或中部(每一槽在同一位置).数值上升快。
（钩线套）：放入盐水中的转子线在颈部冒泡（应可看到损伤部位）。
解决：检查模具.确定位置.打磨抛光。
ｅ.设备调试不良造成绕线过程中分度变化（以至铜线下线刮伤）：绕线模具于钩线套中心高没调好，绕线模具平衡没调好。
钩线套位置没调好（一边高一边低），平行气缸动作不协调（一边快一边慢），转位轴中轴承不良，夹紧机构中平面轴承不良。
放入盐水中的转子线包规则冒泡（几槽在同一位置，特别最后俩组线圈）。
其它：飞叉轴承坏，飞叉主轴轴承档磨损，飞叉皮带轮轴承档磨损造成模具中心调不好。
解决：检查调试以上问题点，检查更换各轴承。
注：换铜线时要检查线捅周边有无毛边打磨。
f.穿线方法不正确：在电控磁粉张力器的过线轮上或附助过线轮上，铜线绕的圈数过多，磁粉张力器通常为2-3圈。
附助为1圈。
（铜线在阻力与拉力作用下会相互挤压，漆膜会损伤）。
铜线穿在过线轮防护杆上，主轴进线口处过线轮位置不对（线直接与过线轮防护杆磨擦），主轴内尼龙管脱落，主轴至飞叉线没经过线轮。
解决：检查以上问题点，调整。
g.绕线模具不良：绕线模具长期打磨抛光磨损严重，护住钢片很少以至下线时铜线刮到钢片。
绕线模具侧护板与中间护板间隙过小（针对0。
45以上线）挤伤，中间护板位置没调好，下线刮到钢片，盐浴不良或断线。
解决：检查模具，加工处理，调试仔细。
温度控制系统滞后校正环节设计
1 无源滞后校正的原理1.1设计原理所谓校正，就是在系统中加入一些其参数可以根据需要而改变的机构或装置，使系统整个特性发生变化，从而满足给定的各项性能指标。
系统校正的常用方法是附加校正装置。
按校正装置在系统中的位置不同，系统校正分为串联校正、反馈校正和复合校正。
按校正装置的特性不同，又可分为PID 校正、超前校正、滞后校正和滞后-超前校正。
这里我们主要讨论串联校正。
一般来说，串联校正设计比反馈校正设计简单，也比较容易对信号进行各种必要的形式变化。
在直流控制系统中，由于传递直流电压信号，适于采用串联校正;在交流载波控制系统中，如果采用串联校正，一般应接在解调器和滤波器之后，否则由于参数变化和载频漂移，校正装置的工作稳定性很差。
串联超前校正是利用超前网络或PD 控制器进行串联校正的基本原理，是利用超前网络或PD 控制器的相角超前特性实现的，使开环系统截止频率增大，从而闭环系统带宽也增大，使响应速度加快。
1.2 无源滞后网络校正的原理无源滞后网路电路图如下。
1R图1-1无源滞后网络电路图如果信号源的内部阻抗为零，负载阻抗为无穷大，则滞后网络的传递函数为T s T s Ts Ts s U s U s G c 1111)()()(12++⋅=++==ααα分度系数时间常数在设计中力求避免最大滞后角发生在已校系统开环截止频率''c ω附近。
如图1-2所示，选择滞后网络参数时，通常使网络的交接频率Tα1远小于''c ω一般取=T α1''c ω/10图1-2校正装置的波德图当它与由于滞后校正网络具有低通滤波器的特性，因而系统的不可变部分串联相连时，会使系统开环频率特性的中频和高频段增益降低和截止频率减小，从而有可能使系统获得足够大的相位裕度，它不影响频率特性的低频段。
由此可见，滞后校正在一定的条件下，也能使系统同时满足动态和静态的要求。
1.3 设计步骤所研究的系统为最小相位单位反馈系统，则采用频域法设计串联无源滞后网络的步骤如下：C R R T R R R )(121212+=<+=α1） 根据稳态误差要求，确定开环增益K 。
转子绕线机控制系统的滞后校正设计
转子绕线机控制系统的滞后校正设计1设计目的由于滞后校正网络具有低通滤波器的特性, 因而当它与系统的不可变部分串联相连时, 会使系统开环频率特性的中频和高频段增益降低和截止频率Ｗc减小, 从而有可能使系统获得足够大的相位裕度, 它不影响频率特性的低频段。
由此可见, 滞后校正在一定的条件下, 也能使系统同时满足动态和静态的要求。
可运用于以下场所: 1.在系统响应速度要求不高而抑制噪声电平性能要求较高的情况下, 可考虑采用串联滞后校正。
2.保持原有的已满足要求的动态性能不变, 而用以提高系统的开环增益, 减小系统的稳态误差。
2设计要求1. MATLAB作出满足初始条件的最小K值的系统伯德图, 计算系统的幅值裕度和相位裕度。
2. 前向通路中插入一相位滞后校正, 确定校正网络的传递函数。
3. 用MATLAB画出未校正和已校正系统的根轨迹。
4．用Matlab对校正前后的系统进行仿真分析, 画出阶跃响应曲线, 计算其时域性能指标。
5．课程设计说明书中要求写清楚计算分析的过程, 列出MATLAB程序和MATLAB输出。
说明书的格式按照教务处标准书写。
3设计原理利用滞后网络进行串联校正控制的基本原理, 是利用滞后网络的高频幅值衰减特性, 使已校正的系统截止频率下降, 从而使系统获得足够的相角裕度。
因此, 滞后网络的最大滞后角应力求避免发生在系统截止频率附近。
在系统响应速度要求不高而抑制噪声电平性能要求较高的情况下, 可采用串联校正。
此外, 如果待校正的系统已具备满意的动态性能, 仅稳态性能不满足指标要求, 也可采用串联滞后校正以提高系统的稳态精度, 同时保持其动态性能仍满足要求。
如果所研究的系统为单位反馈最小相位系统, 则应用频率法设计串联滞后校正网络的步骤如下：4设计分析与计算4.1最小K 值的系统频域分析已知转子绕线机控制系统的开环传递函数是: )10)(2()(++=s s s Ks G （静态误差系数115-≥s K v ）所以最小的K 值为: K=300101520/)(lim -→≥==s K s sG K s v故:相位裕度: 先求穿越频率 221004300|10||2|||300)(ωωωω++=+⨯+⨯=s s s A在穿越频率处 =1,由于w 较小, 故可以近似为,1410300)(2=+=ωωωA 解得Wc ≈5rad/s穿越频率处的相角为:相角裕度为: deg幅值裕度:先求相角穿越频率:即:由三角函数关系得: 0.525.11004300)(22≈++=ggg g A ωωωω所以, 幅值裕度为:使用MATLAB 软件可直接得到系统的BODE 图和相角,幅值裕度。
浅析转子动平衡一次加准法与滞后角的选择
浅析转子动平衡一次加准法与滞后角的选择作者：吴宗祥
来源：《西部大开发·中旬刊》2012年第03期
摘要：长期以来，通常是通过采取单转子平衡法与影响系统法来处理轴系不平衡问题，这些方法过程较为复杂，处理过程需启停机次数较多，已不适应目前对机组的要求。
随着机组容量的不断增大、电网安全稳定运行要求的提高，如何应用一次加准法在现场进行转子动平衡试验，已日益引起振动专业人员、现场生产管理人员和工程技术人员的关注，其中合理选择滞后角是实现动平衡试验一次加准法的关键。
本文就影响滞后角的因素进行了分析，重点对如何选择滞后角作了详细阐述，同时对加重量的选择也作了介绍，另外以实际案例进行说明，以供参考。
关键词：振动；动平衡；一次加准法；滞后角
中图分类号： TK263.61文献标识码： B 文章编号： 1009-8631（2012）03-0037-02。
转子绕线机控制系统的滞后校正设计资料
转子绕线机控制系统的滞后校正设1. 设计目的首先，通过对转子绕线机控制系统的分析，加强对转子绕线机控制系统的 认识，并掌握滞后校正设计的方法。
其次，通过设计，培养分析问题解决问题的 能力。
此外，使用MATLAB^件进行系统仿真，从而进一步掌握 MATLA 的使用2. 设计任务及要求已知转子绕线机控制系统的开环传递函数为：要求系统的静态速度误差系数K -15s，相角裕度-5°要求完成的主要任务：（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等 具体要求）① MATLAB 作出满足初始条件的最小 K 值的系统伯德图，计算系统的幅值裕度和相位裕度。
② 前向通路中插入一相位滞后校正，确定校正网络的传递函数 ③ 用MATLAB 画出未校正和已校正系统的根轨迹。
②用MATLAB 对校正前后的系统进行仿真分析，画出阶跃响应曲线，计 算其时域性能指标。
课程设计说明书中要求写清楚计算分析的过程，列出MATLAB 程序和MATLAB 输出。
3. 设计方案论证当控制系统的性能指标不能满足期望的特性指标时，需要在已选定的系统 不可变部分（包括测量元件，比较元件，放大元件及执行机构等）的基础上加入 一些装置（即校正装置），使系统能满足各项性能指标。
3.1校正前系统分析用MATLA 作出满足初始条件的最小 K 值的系统伯德图，计算系统的幅值裕G(s)二K s(s 2)( s 10)度和相位裕度。
首先，确定k 值:k - 300则可得到满足初始条件的最小 K 值： k=300那么满足初始条件的最小K 值的系统开环传递函数为:用MATLAB^件作出校正前满足初始条件的最小 k 值的系统伯德图如下MATLAB?序：k0=300;n1=1;d 仁conv(con v([1 0],[1 2]),[1 10]); [mag,phase,w]=bode(kO* n1,d1); figure(1);margi n( mag,phase,w);人=limn sG (s )=limsks(s 2)(s 10)k 20k v -15k 20G(s)=300 s(s 2)(s 10)15 ______ s(0.1s 1)(0.5s 1)图3-1 :校正前满足初始条件的最小 k 值的系统伯德图由伯德图可知系统的幅值裕度G^ -1.94dB」穿越频率W ^4-47rad S" 相角裕度P m 八4.61deg 截止频率W厂4.98rad S"3.2选择校正方案前向通路中插入一相位滞后校正，确定校正网络的传递函数。
G603 转子绕线机
G603 转子绕线机控制系统设转子绕线机控制系统如图1 (a)所示，图1 (b)为相应的结构图，绕线机用直流电机来缠绕铜线，能快速准确地绕线，并使线圈连贯坚固。
采用自动绕线机后，操作人员只需从事插入空的转子，按下启动按钮盒取下绕好线的转子等简单操作。
图1 转子绕线机控制器设计的具体要求是：)(s G c 1） 系统对斜坡输入响应的稳态误差小于10%，静态速度误差系数10=v K ；2） 系统对阶跃输入的超调量在10%左右；3） 按%2=∆要求的系统调节时间为3s 左右。
解：由图1 (b)可见，系统为I 型系统，在单位斜坡输入作用下，稳态误差vK 1)(=∞ss e 式中 50)(K lim 0v S G c s →=)(S G c 为待设计的控制器（校正网络）。
首先考虑采用简单的增益放大器，1)(K S G c =，则系统的速度误差1K 50)(=∞ss e 可见为了提高系统的稳态精度，必须采用高增益，但过高的对系统的稳定性和动态性能都会产生不利的影响。
图2给出了不同值下的系统响应，可看出，当时，系统的，1K 1K 5001=K 10=v K %01)(=∞ss e ，刚好满足设计要求，但系统对阶跃输入的%70%=σ，，远大于设计指标值。
因此必须采用较为复杂的校正网络。
8s =s t图2 简单增益器的瞬态响应由于超前校正网络能改善系统的动态响应性能，因此常时选用如下超前校正网络：)1()1()()()(11T s aT s K p s z s K s G c ++=++=，且aT z 1=，Tp 1=，故az p =p z <式中，。
系统校正后的开环传递函数为 ))(10)(5()()(1p s s s s z s K s G ++++=根据主导极点思想，可将校正后的系统等价为二阶系统。
由%σ及要求，可近似求出系统的阻尼比s t ζ及要求的相角裕度γ。
由性能指标要求值：、无阻比自然频率n ω%10%100%21/==--ζπζσe %)2(34.4=∆==s t n s ζω59.0=ζ，49.2=n ω，再由公式 解得242412arctanζζζγ-+= 求出。
转子绕线机控制系统的滞后校正设计
课程设计题目转子绕线机控制系统的滞后校正设计学院自动化学院专业电气工程及其自动化班级电气1002班姓名周志攀指导教师刘志立2013 年01 月23 日课程设计任务书学生姓名： 周志攀 专业班级： 电气1002班 指导教师： 刘志立 工作单位： 自动化学院 题 目: 转子绕线机控制系统的滞后校正设计初始条件：已知转子绕线机控制系统的开环传递函数为:要求系统的静态速度误差系数110-≥s K v ，相位裕度 60≥γ。
要求完成的主要任务: （包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）1、 用MATLAB 作出满足初始条件的最小K 值的系统的伯德图，计算系统的幅值裕度和相位裕度。
2、 前向通路中插入一相位滞后校正，确定校正网络的传递函数。
3、 用MATLAB 画出未校正和已校正系统的根轨迹。
4、 用MATLAB 对校正前后的系统进行仿真分析，画出阶跃响应曲线，计算其时域性能指标。
5、 课程设计说明书中要求写清楚计算分析的过程，列出MATLAB 程序和MATLAB 输出。
说明书的格式按照教务处标准书写。
时间安排:指导教师签名： 年 月 日系主任（或责任教师）签名： 年 月 日)15)(5()(++=s s s Ks G目录摘要 ----------------------------------------------- 4 1设计目的、要求及原理------------------------------ 51.1设计目的-------------------------------------- 51.2 设计要求------------------------------------- 51.3设计原理-------------------------------------- 5 2设计分析与计算------------------------------------ 62.1最小K值的系统频域分析------------------------ 62.2滞后校正函数计算------------------------------ 7 3用MATLAB画校正前后的轨迹------------------------ 113.1校正前的根轨迹------------------------------- 113.2校正后的根轨迹------------------------------- 12 4用Matlab对校正前后的系统进行仿真分析------------ 144.1校正前系统----------------------------------- 144.2校正后系统----------------------------------- 16 心得体会 ------------------------------------------ 18 参考文献 ------------------------------------------ 19转子绕线机控制系统的滞后校正设计摘要自动控制技术已广泛应用于制造业、农业、交通、航空及航天等众多产业部门，极大地提高了社会劳动生产率，改善了人们的劳动条件，丰富和提高了人民的生活水平。
9转子绕线机控制系统的串联滞后超前校正设计汇总
绪论在控制工程中用得最广的是电气校正装置，它不但可应用于电的控制系统，而且通过将非电量信号转换成电量信号，还可应用于非电的控制系统。
控制系统的设计问题常常可以归结为设计适当类型和适当参数值的校正装置。
校正装置可以补偿系统不可变动部分（由控制对象、执行机构和量测部件组成的部分）在特性上的缺陷，使校正后的控制系统能满足事先要求的性能指标。
常用的性能指标形式可以是时间域的指标，如上升时间、超调量、过渡过程时间等（见过渡过程），也可以是频率域的指标，如相角裕量、增益裕量（见相对稳定性）、谐振峰值、带宽（见频率响应）等。
常用的串联校正装置有超前校正、滞后校正、滞后-超前校正三种类型。
在许多情况下，它们都是由电阻、电容按不同方式连接成的一些四端网络。
各类校正装置的特性可用它们的传递函数来表示，此外也常采用频率响应的波德图来表示。
不同类型的校正装置对信号产生不同的校正作用，以满足不同要求的控制系统在改善特性上的需要。
在工业控制系统如温度控制系统、流量控制系统中，串联校正装置采用有源网络的形式，并且制成通用性的调节器，称为PID （比例-积分-微分）调节器，它的校正作用与滞后-超前校正装置类同。
目录摘要 (1)ABSTRACT (2)1课程设计目的及要求 (3)1.1目的 (3)1.2要求 (3)1.3方案比较分析 (3)2设计计算与分析 (3)2.1计算幅值与相位裕度 (4)2.2使用MATLA软件获得系统的伯德图和相位，幅值裕度。
(4)3确定校正网络传递函数 (6)3.1 滞后超前校正设计 (6)3.2校验校正后系统是否满足要求 (6)4.校正前后系统根轨迹的绘制 (7)4.1校正前系统根轨迹 (7)4.2校正后系统的根轨迹分析 (8)5系统动态性能的分析 (9)5.1校正前系统的动态性能分析 (9)5.2校正后系统的动态性能分析 (10)心得体会 (13)参考文献 (14)摘要在现代科学技术的众多领域中，自动控制技术起着越来越重要的作用，而自动控制理论是自动控制科学的核心。
转子绕线机控制系统的串联滞后超前校正设计
题 目: 转子绕线机控制系统的串联滞后超前校正设计 初始条件：已知转子绕线机控制系统的开环传递函数是)15)(5()(++=s s s Ks G要求系统的静态速度误差系数120v K s -≥，相角裕度ο60≥γ。
要求完成的主要任务: （包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）（1） MATLAB 作出满足初始条件的最小K 值的系统伯德图，计算系统的幅值裕度和相位裕度。
（2） 前向通路中插入一滞后超前校正装置，确定校正网络的传递函数。
（3） 用MATLAB 画出未校正和已校正系统的根轨迹。
（4） 用Matlab 对校正前后的系统进行仿真分析，画出阶跃响应曲线，计算其时域性能指标。
（5） 对上述任务写出完整的课程设计说明书，说明书中必须进行原理分析，写清楚分析计算的过程及其比较分析的结果，并包含Matlab 源程序或Simulink 仿真模型，说明书的格式按照教务处标准书写。
时间安排：指导教师签名： 年 月 日 系主任（或责任教师）签名： 年 月 日目录摘要 ............................................................ 13 1 滞后-超前校正的原理 . (14)2 串联滞后-超前校正Bode图设计方法 (15)3 校正前系统分析 (16)3.1校正前系统的Bode图 (16)3.2校正前系统的根轨迹图 (17)3.3校正前系统的阶跃响应曲线 (17)4 滞后-超前校正后的传递函数确定 (19)4.1确定滞后校正网络的参数 (19)4.2确定超前校正网络的参数 (19)4.3确定校正后的传递函数 (19)4.4滞后-超前传递函数计算 (20)5 校正后系统分析 (21)5.1校正后系统的Bode图 (21)5.2校正后系统的根轨迹图绘制 (22)5.3校正后系统的阶跃响应曲线 (23)总结 (24)参考文献 (25)本科生课程设计成绩评定表......................... 错误!未定义书签。
转子绕线机控制系统
转子绕线机控制系统结构示意图转子绕线机结构图控制器c sG（）设计的具体要求是[22]：1）响应的稳态误差小于10﹪，静态速度误差系数vK=10；2）系统对阶跃输入的超调量在10﹪左右；3）按 =2％要求的系统调节时间为3s左右。
为了提高系统的稳定精度，必须采用高增益，但过高的1K 对系统的稳定性和动态性能都会产生不利影响。
需要调节不同的1K 值下的系统响应。
1K =500时对应的控制器的瞬态响应如图16所示。
Step ResponseTime (sec)A m p l i t u d e0246810120.20.40.60.811.21.41.61.8System: GP eak amplitude: 1.7Overshoot (%): 69.9At time (sec): 0.607System: Gse Time (sec): 0.205System: GSettling Time (sec): 7.51System: G Final Value: 1上升时间s t r 205.0=，峰值7.1)(=p t h ，超调量%9.69%=σ，峰值时间s 607.0=p t ，调节时间s 51.7=s t ，终值1)(=∞h 。
速度误差系数c v s 0s =50limG K →（）1050500501===K 速度误差()%1050050501===∞K e ss当1K 取不同值时系统的各项性能当1K =500， )(∞ss e =10％，刚好满足设计要求，但系统对阶跃输入的σ％=70％，s t =8s ，远大于设计指标值。
因此，必须采用较为复杂的校正网络。
)(∞ss e 要求，取1K =500,绘出未校正系统的伯德图10101010-150-100-5050M a g n i t u d e (d B )10-110101102103-270-225-180-135-90P h a s e (d e g )Bode DiagramGm = 15.5 dB (at 17.3 rad/sec) , P m = 59.2 deg (at 5.41 rad/sec)Frequency (rad/sec)超前校正：Step ResponseTime (sec)A m p l i t u d e00.51 1.50.20.40.60.811.21.4校正后系统的阶跃响应表明，系统引入超前校正网络后，相角裕度明显增大，动能改善较大，超调量及调节时间已能满足设计要求，但校正后系统的静态速度误差系数1800 3.55.0451025v K ⨯==⨯⨯＜10使得系统斜坡响应的稳态误差高达20%，不符合设计指标要求。
转子绕线机控制系统的滞后校正设计
课程设计课程设计任务书学生姓名：化学院题目: 转子绕线机控制系统的滞后校正设计初始条件：已知转子绕线机控制系统的开环传递函数为:要求系统的静态速度误差系数151-≥s K v ，相位裕度 56≥γ。
要求完成的主要任务: （包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）1、 用MATLAB 作出满足初始条件的最小K 值的系统的伯德图，计算系统的幅值裕度和相位裕度。
2、 前向通路中插入一相位滞后校正，确定校正网络的传递函数。
3、 用MATLAB 画出未校正和已校正系统的根轨迹。
4、 用MATLAB 对校正前后的系统进行仿真分析，画出阶跃响应曲线，计算其时域性能指标。
5、 课程设计说明书中要求写清楚计算分析的过程，列出MATLAB 程序和MATLAB 输出。
说明书的格式按照教务处标准书写。
时间安排:指导教师签名： 年 月 日系主任（或责任教师）签名： 年 月 日)01)(1()(++=s s s Ks G目录摘要 ----------------------------------------------- 1 1设计目的、要求及原理------------------------------ 21.1设计目的-------------------------------------- 21.2 设计要求------------------------------------- 21.3设计原理-------------------------------------- 2 2设计分析与计算------------------------------------ 32.1最小K值的系统频域分析------------------------ 32.2滞后校正函数计算------------------------------ 4 3用MATLAB画校正前后的轨迹------------------------- 83.1校正前的根轨迹-------------------------------- 83.2校正后的根轨迹-------------------------------- 9 4用Matlab对校正前后的系统进行仿真分析------------ 114.1校正前系统----------------------------------- 114.2校正后系统----------------------------------- 13 心得体会 ------------------------------------------ 15 参考文献 ------------------------------------------ 16摘要自动控制技术已广泛应用于制造业、农业、交通、航空及航天等众多产业部门，极大地提高了社会劳动生产率，改善了人们的劳动条件，丰富和提高了人民的生活水平。
转子绕线机控制系统的串联滞后超前校正设计自控课设报告
课程设计任务书学生姓名： 专业班级：指导教师： 刘志立 工作单位： 自动化学院 题 目: 转子绕线机控制系统的串联滞后-超前校正设计 初始条件：已知转子绕线机控制系统的开环传递函数:)10)(5()(++=s s s K s G 要求系统的静态速度误差系数115-≥s K v ， 60≥γ。
要求完成的主要任务: （包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）1、 M ATLAB 作出满足初始条件的最小K 值的系统伯德图，计算系统的幅值裕度和相位裕度。
2、 前向通路中插入一滞后超前校正装置，确定校正网络的传递函数。
3、 用Matlab 画出未校正和已校正系统的根轨迹。
4、 用Matlab 对校正前后的系统进行仿真分析，画出阶跃响应曲线，计算其时域性能指标。
5、 课程设计说明书中要求写清楚计算分析的过程，列出MATLAB 程序和MATLAB 输出。
说明书的格式按照教务处标准书写。
时间安排：指导教师签名： 年 月 日系主任（或责任教师）签名： 年 月目录摘要 (1)1初始条件 (2)2设计任务 (2)3设计原理 (2)4设计分析与计算 (2)4.1最小K值的系统频域分析 (2)4.2滞后—超前校正网络的确定 (4)4.3根轨迹的绘制 (5)4.4系统仿真 (7)心得体会 (10)参考文献 (11)摘要MATLAB是矩阵实验室的简称，是一个在数值计算方面首屈一指的数学类科技应用软件。
利用MATLAB对自动控制系统进行分析求解十分简便。
本次课程设计是利用滞后-超前校正网络来校正系统以改善系统性能，首先应该根据原有系统和初始条件要求来确定校正系统，然后利用MATLAB分析校正后的系统是否达到要求以及其性能。
关键词：MATLAB 滞后—超前校正系统分析转子绕线机控制系统的串联滞后-超前校正设计1初始条件已知转子绕线机控制系统的开环传递函数:)10)(5()(++=s s s K s G 要求系统的静态速度误差系数115-≥s K v ， 60≥γ。
全自动双飞叉嵌线式转子绕线机控制系统的设计与开发
图 ２所 示 画 面 。
表 １ Ｐ Ｃ的 ＩＯ 端 口 地 址 Ｌ ／
图 ３ 主 程 序 流 程 图
输入端 口
紧 急停 止 按钮 Ｘ Ｏ
输出端 口
左 飞 叉 电 磁 阀 Ｙ１
操作者放好工件按下启动按钮系统初始化参数输入输出及显示故障检测报警及处理人工复位处理程序张力控制程序各参数运算及处理绕线主程序飞叉定位夹具合拢转子定位转子分度处理嵌线飞叉绕线整个转子是否完毕嵌最后一次线是否停止工作结束
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４绕 线 机 控 制 系 统 软 件 设 计
绕 线 机 控 制 系 统 软 件 有 三 种 工 作 状 态 ：编 辑 状 态 、手 动 状 态 和 自动 状 态 。在 编 辑 状 态 下 ，进 行参 数 输 入 、读 出
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自动 双 飞 叉 嵌 线 式 转 子 绕 线 机 工 艺 流 程 和 技 术 指 标 的 基 础 上
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转子绕线机控系统的滞后校正设计
自动控制技术是生产过程中的关键环节，也是许多高新技术产品的核心技术。
自动控制技术广泛应用于制造业、农业、交通、航空及航天等众多产业部门，极大的提高了社会劳动生产率，改善了人们的劳动条件，丰富和提高了人民的生活水平研究分析系统有时域分析法和频率法。
时域分析是通过求解系统的微分方程来研究和分析系统，而频率法可以直观的分析系统的稳定性。
在此次课程设计中需要对系统进行频域分析，通过引入滞后校正，利用滞后校正的高频衰减的特性，降低截止频率，提高相位裕度，不影响频率特性的低频段。
由此可见，滞后校正在一定的条件下，也能使系统同时满足动态和静态的要求。
可运用于以下场所：1.在系统响应速度要求不高而抑制噪声电平性能要求较高的情况下，可考虑采用串联滞后校正。
2.保持原有的已满足要求的动态性能不变，而用以提高系统的开环增益，减小系统的稳态误差。
MATLAB是矩阵实验室（Matrix Laboratory）的简称，是美国MathWorks公司出品的商业数学软件，用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境，主要包括MATLAB和Simulink两大部分。
MATLAB在自动控制理论诸多数据分析研究、数学模型的运算、数据的分析、模拟实验等过程中有着广泛的应用。
怎样确定控制系统的性能指标是控.制系统的分析问题，怎样使自动控制系统的性能指标满足设计要求是控制系统的设计与改造问题。
用MATLAB辅助计算可以大大节省时间，方便系统设计。
前言 (1)任务书 (3)1、利用MATLAB进行系统的频域分析1.1绘制满足初始条件最小K值的bode图 (4)1.2相位裕度和截止频率 (5)2、相位滞后校正网络传递函数 (7)3、用MATLAB画根轨迹3.1校正前系统根轨迹 (7)3.2校正后系统根轨迹 (9)4、检验校正结果 (10)体会与收获 (12)课程设计任务书题 目: 转子绕线机控制系统的滞后校正设计。
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基于滞后校正的转子绕线机控制系统设计王政军武汉轻工大学自动化系湖北武汉 430000摘要: 在控制技术需求推动下，控制理论本身也取得了显著进步。
从线性近似到非线性系统的研究取得了新的成就，借助微分几何的固有非线性框架来研究非线性系统的控制，已成为目前重要研究方向之一。
为了实现各种复杂的控制任务首先要将被控制对象和控制装置按照一定的方式连接起来，组成一个有机整体，这就是自动控制系统关键词: 自动控制技术、系统分析、MATLAB、校正1设计目的、要求及原理1.1设计目的滞后校正网络具有低通滤波器的特性，因而当它与系统的不可变部分串联相连时，会使系统开环频率特性的中频和高频段增益降低和截止频率Ｗc减小，从而有可能使系统获得足够大的相位裕度，它不影响频率特性的低频段。
由此可见，滞后校正在一定的条件下，也能使系统同时满足动态和静态的要求。
本设计通过增加一个滞后校正装置，确定其最适合参数来改变系统性能。
1.2 设计要求(1)系统对斜坡输入响应的稳态误差小于10％，10K；v(2)系统对阶跃输入的超调量在10％左右；(3) 按2％准则的调节时间t不超过3s。
s1.3设计原理通过分析系统逐步确定其矫正系统参数，具体步骤如下：1.根据稳态误差要求求出K值；2.画出未校正系统的波特图，并求；3.波特图上绘制出曲线；4.根据稳态误差要求，求出校正系统的截止频率；5.根据公式和 ,可求出b和t;6.验证已校正系统的相位裕度和幅值裕度；2设计分析与计算2.1最小K 值的系统频域分析已知转子绕线机控制系统的开环传递函数是：)01)(5()(++=s s s K s G ，静态速度误差系数110-≥s K v ， 11050/)(0lim -≥=→=s K s sG s v k所以最小的K 值为： K=500 故)01)(5(500)(++=s s s s G 1求相角裕度：因为10025500015500)(22++=+⨯+⨯=ωωωωs s s A 在穿越频率处)(ωA =1， 解得Wc ≈5.96rad/s穿越频率处的相角为：7.16107.02.090)(11-=---=--c tg tg c c ωωωϕ相角裕度为：γ=180+)(c ωϕ=180-162.73=18.3deg2求幅值裕度：先求相角穿越频率:18007.02.090)(11-=---=--g g g tg tg ωωωϕ9007.02.011=+--g g tg tg ωω由三角函数关系得:66.8,107.02.0==⨯g g g ωωω解得：5.022525750)(22=++=g g g g A ωωωω 所以，幅值裕度为:)(02.6)(log 20dB A L g g =-=ω使用MATLAB 软件可直接得到系统的BODE 图和相角,幅值裕度。
程序的代码如下：n=750d=[1,20,75,0]g1=tf(n,d)[mag,phase,w]=bode(g1) margin(g1)图2-1 校正前系统的BODE 图Matlab 仿真结果为： Gm=6.02dB Pm=18.3deg （与理论计算结果相同）2.2滞后校正函数计算求滞后校正的网络函数可以按设计原理所讲述的方法进行求解，但过程比较麻烦，这里介绍使用matlab 进行编程求解的方法。
操作简单，可快速得到结果。
由于按设计要求幅值裕度 60≥γ。
根据要求令相角裕度γ=60并附加6，即取γ=66。
设滞后校正器的传递函数为： 11)(++=Ts bTs s G c校正前的开环传递函数为： )15)(5(750)(++=s s s s G 用matlab 编写滞后校正的程序代码如下：k0=750;n1=1;d1=conv(conv([1 0],[1 5]),[1 15]);Go=tf(k0*n1,d1);[mag,phase,w]=bode(Go);Mag=20*log10(mag);Pm=60;Pm1=Pm+6;Qm=Pm1*pi/180;b=(1-sin(Qm))/(1+sin(Qm));Lcdb=-20*log10(b);wc=spline(Mag,w,Lcdb);T=10/(wc*b);Tz=b*T;Gc=tf([Tz 1],[T 1])图2-2 滞后校正求解图得到结果为：使用matlab 检验是否符合要求，程序代码为：K=750;n1=1;d1=conv(conv([1 0],[1 5]),[1 15]);s1=tf(K*n1,d1);n2=[22.23 1];d2=[492.1 1];s2=tf(n2,d2);sys=s1*s2;[mag,phase,w]=bode(sys);margin(sys)11.492123.22)(++=s s s G c图2-3 校正后系统BODE图Matlab仿真结果为：Gm=32.8dB Pm=77.7deg （符合设计要求）3用MATLAB 画校正前后的轨迹3.1校正前的根轨迹由于系统未校正前的开环传递函数为：)15)(5(750)(++=s s s s G 使用MATLAB 画根轨迹代码如下：num=750den=conv(conv([1,0],[1,5]),[1,15])rlocus(num,den)title ('控制系统未校正前根轨迹图')图3-1 校正前系统根轨迹图3.2校正后的根轨迹系统校正后的开环传递函数为：)11.492)(15)(5()123.22(750)(++++=s s s s s s G 使用MATLAB 画根轨迹代码如下：num=750*[22.23,1]den=conv(conv([1,15],[492.1,1]),[1,5,0]) rlocus(num,den)title('控制系统校正后根轨迹图')图3-2 校正后的系统根轨迹图图3-3 右方根轨迹放大图4用Matlab 对校正前后的系统进行仿真分析4.1校正前系统系统未校正前的开环传递函数为：)15)(5(750)(++=s s s s G单位负反馈闭环传递函数为：7507520750)()()(23+++==Φs s s s R s C s使用MATLAB 求校正前系统单位阶跃响应的性能指标代码如下： num=750den=[1,20,75,750] t=0:0.01:20 step(num,den,t)[y,x,t]=step(num,den,t) maxy=max(y) yss=y(length(t)) pos=100*(maxy-yss)/yss for i=1:2001 if y(i)==maxy n=i;end endtp=(n-1)*0.01 y1=1.05*yssy2=0.95*yssi=2001while i>0i=i-1if y(i)>=y1|y(i)<=y2;m=i;breakendendts=(m-1)*0.01title('step response')Grid图4-1 校正前单位阶跃响应曲线图4.2校正后系统系统校正后的开环传递函数为： )11.492)(15)(5()123.22(750)(++++=s s s s s s G单位负反馈闭环传递函数为7505.167475.3692798431.492)123.22(750)()()(234+++++==Φs s s s s s R s C s 使用MATLAB 求校正后系统单位阶跃响应的性能指标代，代码如下： num=750*[22.23,1]den=[492.1,9843,36927.5,16747.5,950] s1=tf(K*n1,d1); Lsys=tf(num,den); [y,t,x]=step(Lsys); plot(t,y)然后使用matlab 中的LTI Viewer 工具，在MATLAB 提示符后,输入ltiview ，即可启动该图形软件。
从File 的下拉菜单中选中→import 选项选择需要仿真的系统。
选择窗口中的Lsys 系统，并用鼠标点击OK 。
在画面中点击鼠标右键，选择“Characteristics ”选项，再选择“Peak Time ”项可得阶跃响应曲线中的峰值时间。
在画面中点击鼠标右键，选择“Characteristics”选项，再选择“Settling Time”、“Rise Time”、“Steady State”选项可得阶跃响应曲线中的调节时间，上升时间,稳态值，单击各个点，图中显示相应的数据，可通过鼠标移动标注的位置。
通过点击“Edit”菜单，在弹出的下拉菜单中选择“Viewer Preferences”项，设定阶跃响应的上升时间范围为最终稳态值的0~90%，调节时间的误差带为2%，即可得到系统校正后的单位阶跃响应曲线。
图4-2 校正后的单位阶跃响应曲线阶跃响应系能指标： 上升时间t r = 2.52s 峰值时间t p =8s 调节时间t s =50.5s 峰值幅值h （t p ）=1.01 稳态值 h(∞)= 0.789 超调量 =28心得体会我真正有了自己去设计的感觉，只给一个不完善的系统，通过分析，充分应用matlab 来改善其性能。
其中用的最多的就是频域分析和跟轨迹分析，而且通过比较，我能充分感受到100%)h()h()h(t σ%p ⨯∞∞-=matlab软件的强大及便捷。
课程设计是培养学生综合运用所学知识，发现，提出，分析和解决实际问题,锻炼实践能力的重要环节,是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程。
随着科学技术发展的日新日异，自动化控制已经成为当今计算机应用中空前活跃的领域，在生活中可以说是无处不在。
因此作为二十一世纪的大学来说掌握单片机的开发技术是十分重要的。
通过这次课程设计，我觉得学习像自动控制这样实用的知识，不仅要掌握书本上的基本内容，还要灵活思考，善于变换，这样才能找到最优设计，达到事半功倍的效果。
而这是日后最实用的，真的是受益匪浅。
要面对社会的挑战，只有不断的学习、实践，再学习、再实践；才能使自己不断完善，不被社会淘汰。
总之，在这次课程设计过程中，我既学习到了原理的知识，又学到了许多书本之外宝贵的分析动手能力。
与其临渊羡鱼，不如退而结网。
这次自动控制设计给我的最大的印象就是如果自己有了兴趣，就动手去做，困难在你的勇气和毅力下是抬不了头的。
参考文献【1】胡寿松.《自动控制原理》第四版科学出版社，2001【2】黄忠霖.《控制系统MATLAB计算及仿真》国防工业出版社，2001 【3】王万良.《自动控制原理》高等教育出版社，2009【4】魏克新.《MATLAB语言与自动控制系统设计》机械工业出版社，1992 【5】王涛.《MATLAB 应用》大连理工大学出版社，1998【6】邹伯敏.《自动控制理论》机械工业出版社，2006本科生课程设计成绩评定表指导教师签字：年月日。