具有积分器的二阶系统控制性能分析与综合设计

目录

《自动控制原理》课程设计任务书 (4)

第一章系统概述 (9)

1.1设计目的 (9)

1.2系统原理 (9)

1.3设计基本要求 (10)

1.4系统基本指标 (10)

第二章系统建模 (10)

2.1各环节模型建立 (11)

2.1.1比较器 (11)

2.1.2比例环节 (11)

2.1.3积分环节 (11)

2.1.4惯性环节 (12)

2.1.5反馈环节 (12)

2.2系统数学模型 (13)

2.3系统结构框图 (14)

第三章系统分析 (15)

3.1 稳定性判据 (15)

3.1.1Nyquist判据 (15)

3.1.2劳斯判据 (16)

3.2稳态（静态）精度分析 (17)

3.2.1系统的跟踪能力 (17)

3.2.2误差计算 (17)

3.2.3Bode 图校正 (18)

3.3动态性能分析 (21)

3.3.1动态平稳性分析 (21)

3.3.2动态快速性分析 (21)

3.3.3Bode 图映证 (22)

3.3.3.1截止频率计算ωc (22)

3.3.3.1裕度rc 的计算 (23)

第四章 系统综合设计..........................24 4.1校正方案的确定. (25)

4.2校正后的系统模型 (25)

4.3τ参数的确定 (26)

4.3.1校正后系统的阻尼比τξ (26)

4.3.2确定校正后的p σ％ (26)

4.3.3校正过度时间s

t ......................27 4.3.4Bode 图校核 (27)

第五章 系统物理模拟 (30)

5.1原系统物理模拟 (30)

5.2校正后系统模拟 (31)

5.3校正装置 (31)

第六章设计小结 (32)

6.1心得体会 (32)

6.2致谢词 (33)

参考文献 (34)

重庆邮电大学移通学院

《自动控制原理》课程设计（简明）任务书

-供11级电气工程与自动化专业本科学生用

(2013年12月16日)

引言：《自动控制原理》课程设计是该课程的一个重要教学环节，它既有别于毕业设计，更不同于课堂教学。它主要是培养学生统筹运用自动控制原理课程中所学的理论知识，掌握反馈控制系统的基本理论和基本方法，对实际系统进行完整的性能分析和综合设计。

一、设计题目

具有积分器的二阶系统控制性能分析与综合设计

二、系统说明：

该典型系统物理模拟结构如附图（见附图）。

其中： R0= 100kΩ；C1= C2 = 10-5 F; R2 = R o /2；

R f为线性滑动电位器，可调范围为：10-1R0～104 R0

设计过程中可忽略系统中的非线性特性及各种干扰源，比如：运算放大器的零点漂移、环节间的负载效应、外界强电力设备产生的电磁干扰等。

三、系统参量：系统输入信号：r（t）；

系统输出信号：y（t）；

四、设计指标：

一类指标：

输入为r（t）＝a＋bt（其中：a＝5 rad b＝4 rad/sec ）

在保证静态指标K v = 5 (e ss≤0.8 )的前提下，

要求动态期望指标: σp %≤8.5 ％；t s≤2 sec；

二类指标：

输入为r（t）＝a＋bt（其中：a＝286.6 0b＝229.3 0/ sec. ）

在保证静态指标K v = 5 (e s s≤0.8 )的前提下，

要求动态期望指标: σp%≤15 ％；t s≤1.5 sec；

五、基本要求∶

1、建立系统数学模型——传递函数；

2、利用频率特性法（或根轨迹方法）分析系统；

3、利用频率特性法（或根轨迹方法）综合系统；

4、完成系统综合前后的有源物理模拟（验证）实验；

5、完成系统综合前后的计算机仿真（验证）实验。

六、设计缴验：

l、课程设计计算说明书一份；

2、原系统组成结构原理图一张；

3、系统分析、综合用精确BODE图（或根轨迹图）各一张（手绘）；

4、系统综合前后的模拟图各一张（附实验结果图）；

5、计算机仿真程序框图一张（自愿选作）；

6、计算机仿真程序清单一份（附仿真实验结果图）；

7、封面装帧成册

重庆邮电大学移通学院自动化系

指导教师：汪纪锋

2013年12月16日

附图

典型系统物理模拟结构图

题目分配：

1.电气工程与自动化一班选题：

一类指标根轨迹法（学号为单数者）一类指标频率特性法（学号为双数者）

2.电气工程与自动化二班选题：

一类指标频率特性法（学号为单数者）一类指标根轨迹法（学号为双数者）

3.电气工程与自动化三班选题：

二类指标根轨迹法（学号为单数者）二类指标频率特性法（学号为双数者）

4.电气工程与自动化四班选题：

二类指标频率特性法（学号为单数者）二类指标根轨迹法（学号为双数者）

第一章系统概述

1.1设计目的

《自动控制原理》课程设计是该课程的一个重要的教学环节，它既有别与毕业设计，更不同于课堂教学。通过设计，锻炼同学自我发现问题，并且自主解决问题的能力。它主要是培养学生运用自动控制原理课程中所学到的理论知识，掌握反馈控制系统的基本理论和方法，对工程实际系统进行完整的全面分析和综合。

1.对反馈控制的基本理论和方法有一个全面的、整体的了解。

2.了解自动控制理论发展简史及反馈控制理论的研究对象和方法。

3.掌握自动控制系统的基本概念、分析方法。

1.2系统原理