燃油调节系统校正装置

自动控制原理课程设计

题目燃油调节控制系统校正装置

设计

专业电气工程及其自动化专业

目录

一、设计题目

二、设计目的

三、设计思想

四、设计过程

五、实际总结

六、参考文献

一、设计题目：燃料油调节控制系统校正装置设计

已知燃料油调节控制系统的开环传递函数为G(s)=

)

1.01)(25.01(2

s s s ++，设

计超前校正装置，使其校正后闭环主导极点满足：(1)阶跃响应的的超调量M %30%≤p ；(2)调整时间t s s 8.0≤；(3)系统单位斜坡响应稳态误差e %10≤ss 。

二、 设计目的

通过课程设计，在掌握自动控制理论基本原理、一般电学系统自动控制方法的基础上，用MATLAB 实现系统的仿真与调试。

三、设计思想

首先，利用根轨迹法进行人工设计校正装置，初步设计出校正装置传递函数

形式及参数；

其次，根据所给的要求验证原系统是否符合要求，再按照校正装置的知识对系统进行校正；

然后，在MATLAB 下，用simulink 进行动态仿真，在计算机上对人工设计系统进行仿真调试，使其满足技术要求；

最后，确定校正装置的电路形式及电路参数并进行验证，验证所添加的校正装置是否满足指标。

（本设计以设计报告的形式提交，要求论点清楚，论据充分，结构合理，分析问题有层次。包括设计思想，设计过程，图（曲线），总结和数字仿真。）

四、设计过程 1、 绘制根轨迹

系统的开环极点为

10,4,0321-=-==p p p ，无开环零点

（1）根轨迹有三条，分别起始于10,4,0321-=-==p p p ，全部终止

于无穷远处

（2）根轨迹对称于实轴且连续变化 （3）渐近线有3条，渐近线与实轴的交点为

7.43

10

40-=--=

a δ 渐近线的倾角为

⎪⎩⎪⎨⎧=±=±=+±=1,0

,3

3)12(k k k a ππ

πϕ （4）实轴上的根轨迹段位于

[][]-∞--,104,0和上

（5）根据分离点和会和点的公式

024.115.0)(')()()('2=++=-s s s M s N s M s N 解得：77.11-=s 57.72-=s （6）根轨迹与虚轴的交点

0235.0025.0)(23=+++=s s s s D 0235.0025.0)(23=++--=ωωωωj j j D 所以可得：与虚轴交点为4.6±=ω 得根轨迹图如下：

2、求校正增益Kc ：

设校正后系统的传递函数为

11

)1.01)(25.01(2)()(0++++=TpS TS K S S S G G C

S C S

11)11.0)(125.0(2++∙

++=TpS TzS S S S Kc

又

%101

0≤==v

v ssv k k v e

可得10≥v k

静态速度误差系数

10)1.01)(25.01(2lim lim 1

)()(00

≥∙++⋅=⋅⋅=++→→I

pS zS c

s s c s s v T T s s s k s G G s k

可得：

5≥c k ，取5=c k

3校验原系统的阶跃响应超调量是否满足要求：

在MATLAB 命令窗口中输入： nl=400;

dl=conv(conv([1 0],[1 4]),[1 10]); sope=tf(nl,dl); sys=feedback （sope,1）; step(sys)

得到原系统的阶跃响应曲线图如下：

由曲线可知，系统的阶跃响应超调量超过50%，没有满足要求，需要进行校正。

4、确定校正装置的闭环主导极点

因校正后闭环主导极点要满足a s p s t M 8.0%,30%

≤≤，

则有⎪⎪⎩

⎪⎪⎨⎧====--s t e

M n s p 8.04%302

1ζωζζπ

得⎩⎨⎧==89.1336.0n

ωζ

求得相应的闭环极点为：

2

1ζωζω-±-=n n d j S

得96.1200.52

,1j S d ±-=

5、求校正器的传递函数

原系统的根轨迹需要加以修正，可在系统的前向通道中串入超前校正装置。校正装置的确定，应使串入超前校正装置后的根轨迹通过希望的闭环主导极点，也就是必须满足原系统在希望主导极点的相角

o s s s d

d s s s G 218)

1.01)(25.01(2

)(0-=++∠

=∠=

所以校正装置产生的超前相角

o s s c c d

d

G k G 38)12()(0)(=∠-+±=∠=πϕ

用图形来表示超前校正装置零、极点应提供的超前相角，如下图：

应当指出，对于给定的c ϕ值，校正装置的零、极点位置不是唯一的。在此常采用使系数α为最大可能值的方法确定零、极点位置。由图可得

)

sin(sin γθπγ

ω--=n

c

z

)

sin()

sin(c

c

n

c

p ϕγθπϕγω---+=

则