基于滞后校正的转子绕线机控制系统设计--大学毕业设计论文
绕线机课题毕业设计
摘要摘要绕线机在制造业中运用得很成功，电焊机线圈二次立式绕线机是其中的一种，正处于不断发展完善之中，已经在现代工业加工中广泛地得到应用。
在本说明书中，开始是关于绕线的机械变形方式的研究，并简要介绍了绕线机在世界和中国的发展情况，对绕线机进行了详细的分类，不同类型的绕线机的工作原理和各自特征得到系统的解释。
本文重点讨论了电焊机线圈二次立式绕线机的校直结构和压紧结构，详细介绍了绕线机校直装置和压紧结构的结构组成和机械构造以及工作原理，进行了气缸的选择计算、压紧装置及机械结构设计和计算，开合角度，最大压紧力等也由公式给出。
关键词绕线机；电焊机；机械结构；压紧；校直；开合角度；汽缸燕山大学本科生毕业设计（论文）AbstractWinding machine in the manufacturing sector in the use of very successful, the second vertical welding machine coil winding machine is one of a kind of sound is in constant development, and in modern industrial processes have been widely applied.In this statement, beginning on the winding modes of mechanical deformation studies, and gave a briefing on winding machine in the world and China's development, on the winding machine in detail the classification, different types of winding machine principles and their interpretation of the characteristics of the system.This article focused on the welding machine coil winding machine of the second vertical alignment structure and clamping structure, described in detail Winder alignment devices and the structure of compact structure and mechanical structure and working principle of a gas the choice of cylinder, the clamping device and the mechanical structure design and calculation, the opening and closing point of view, the greatest compaction force is given by the formula.Keywords winding machine; welding machine; mechanical structure; pressed; alignment; opening and closing angle; cylinderII目录摘要 (I)Abstract .............................................................................................. I I 目录 (III)第1章绪论 (5)1.1简单了解绕线机 (5)1.2绕线机的发展历史 (5)1.3绕线机的发展趋势 (6)1.4存在问题 (7)1.5本章小结 (7)第2章绕线机简介........................................... 错误!未定义书签。
毕业设计(论文)-绕线式异步电动机的串级调速[管理资料]
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绕线式异步电动机的串级调速作者：摘要：本设计主要利用电力拖动控制设计出可靠安全且容易操作和维修。
主要介绍了机械和工艺对电器控制线路的要求，以及怎么设计出来的控制线路满足生产的要求，达到简单经济。
在设计电力拖动自动控制系统时，一般包括两部分内容，一是确定拖动方案和选择电动机，前者主要解决的是采用交流拖动方案还是直流拖动方案，后者主要解决的是选择电动机容量等问题。
根据电机学由异步电机转速公式n=60f1/Þ×(1-s p)可知异步电机的调速方法有改变定子频率、磁极对数和转差率等，而对于绕线式异步电机我们一般都采用的是改变转差率进行调速，而改变转差率实现异步电动机的调速方法有一：在绕线式异步电机的转子中串入不同的电阻实现电力拖动的速度调节，但这中方法存在着以下缺点：1）他是通过增大转子回路电阻来降低转速，当电机负载转矩恒定时，转速越低转差功率越大，这种方法是通过增大转差功率来降低转速的，但所增加的转差功率全部被转化为热量消耗掉了，这种调速方法效率岁调速的范围增大而降低。
2）调速时电机理想空载转速不变。
只能在额定转速以下调节，调速时机械特性变软，降低了静态调速精度，3）由于转子回来附加电阻的档数有限，无法实行无级调速，调速范围小。
二：串级调速，串级调速是通过绕线式异步电动机的转子回路引入附加电势而产生的。
它属于变转差率来实现串级调速的。
与转子串电阻的方式不同，串级调速可以将异步电动机的功率加以应用（回馈电网或是转化为机械能送回到电动机轴上），因此效率高。
它能实现无级平滑调速，低速时机械特性也比较硬。
特别是晶闸管低同步串级调速系统，技术难度小，性能比较完善，因而获得了广泛的应用。
关键词：异步电动机串级调速原理基本类型Abstract：The design of the main drag to control the use of electricity to design safe and reliable operation and maintenance easy. Introduces the process of mechanical and electrical control circuit, as well as how the control circuit designed to meet the requirements of the production to a simple economic. Automatic control in the design of electric drive system, generally comprises two parts, first drag the program to identify and select the motor, which is used mainly to solve the exchange program or drag drag DC program, which is the main solution is to choose electric machine capacity and so on.According to the study by the electric induction motor speed formula n = 60f1 / Þ × (1-sp) induction motor can see the speed control methods have to change the frequency of the stator, on the pole and a few slip, and so on, but for the winding - We induction motors generally used is to change the slip for governor, and change the slip of the induction motor to achieve a speed control methods: the wound-rotor induction motor in the string into a different resistance to realize the power delay Adjust the speed of the move, but there is method in the following shortcomings: 1) he is through loopincreased resistance to reduce the rotor speed, when the motor torque constant load, the lower the speed difference to the greater power, this approach is adopted Increasing deterioration of the power to reduce speed, but the increase in power all the difference to be converted into energy consumed, the efficiency of this method of speed-year-old governor to reduce the scope of the increase. 2) The speed at the same speed no-load motor ideal. Can only be rated below regulation speed, variable speed control when the mechanical properties of soft and reduce the static speed accuracy, 3) due to additional back rotor resistance limited number of stalls, unable to carry out stepless speed regulation, the small scope of the governor. Second: Cascade Speed, speed cascade through the wound-rotor induction motor circuit and the introduction of additional potential generated. It is a change to achieve slip cascade of speed. Rotor resistance and the string in different ways, can cascade speed asynchronous motor to power the application (or the power grid back into mechanical energy to send back to the motor shaft), so efficient. It can not achieve the smooth-class speed and low speed when the mechanical properties of relatively hard. Thyristor especially low speed synchronous cascade system, the technical difficulty of small, relatively perfect performance, which was widely used.Key words:asynchronous motor series of basic principles governing the type of一、串级调速的基本原理所谓串级调速就是在转子回路中串入与转子电动势E2同频率的附加电动势E add如图1—1所示。
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。
基于MATLAB转子绕线机控制系统调节器的仿真研究
基于MATLAB转子绕线机控制系统调节器的仿真研究季丽丽;马骥【摘要】利用MATLAB软件的Simulink仿真平台,对转子绕线机控制系统进行数学建模和系统仿真,并结合Bode图进行分析研究,确定调节系统的控制器参数,从而获得理想的设计结果.通过对其进行仿真研究,验证了设计的可行性.%The mathematical model was built and simulation of the rotor winding machine control system was done by Simulink platform inbining with Bode diagram to analysis and design the system,the diagram of regulating system controller parameters were determined,so as to achieve the ideal design results.According to the simulation research,the feasibility of the design were verified.【期刊名称】《沈阳大学学报》【年(卷),期】2012(024)001【总页数】3页(P25-27)【关键词】控制器;直流调速系统;超前校正;仿真;Simulink;Bode图【作者】季丽丽;马骥【作者单位】沈阳大学信息工程学院,辽宁沈阳110044;沈阳大学信息工程学院,辽宁沈阳110044【正文语种】中文【中图分类】TM921.5;TP391.9在现代化工业中，转子绕线机控制系统的应用日益广泛.转子绕线机控制系统调节器的控制功能是通过直流调速系统来实现的.绕线机系统是一种特殊的直流调速系统.传统的PID直流调速系统［1］基本上由比例调节器、微分调节器和积分调节器组成.此次设计采用一种新的调节器，来完成该控制器参数的调节和确定.采用Bode图法和Simulink系统仿真对系统的稳定性进行进一步的分析、判断［2］，最终得到适当的控制器以实现转子绕线机的正常工作.转子绕线机控制系统实质就是用机器代替手工操作，为小型电机的转子缠绕铜线.每个小型电机都有3个独立的绕圈，线圈上面需要缠绕几百圈铜线.绕线机用直流电机来缠绕铜线，它应该能快速准确地绕线，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、按下启动按钮和取下绕线圈子等简单操作.绕线机控制系统如图1所示.控制系统的控制器通常采用比例－微分－积分等基本控制规律，以及这些基本控制规律的组合，如比例－微分、比例－积分、比例－积分－微分，来实现对被控对象的控制［3］.通过对转子绕线机控制系统的结构分析得到其系统框图，如图2所示.由图2可看出该系统至少是个I型系统.由于绕线电机及测速器的特性不可以改变，所以只有通过设计适当的控制器来实现转子绕线机的正常工作.自动控制系统中，控制器的设计又叫做系统的综合与校正.Gc（s）控制器设计的主要设计参数如下：（1）系统对阶跃输入响应的稳态误差ess＜10%，静态速度误差系数kv在10左右；（2）系统对阶跃输入的超调量σ%在10%左右；（3）按Δ＝2%要求的系统调节时间ts＜3 s.根据给定的设计要求以及有关的近似公式，可以给出本设计在频率域内的设计要求：求解上述方程可得，ζ＝0.59，ωn＝2.26，由此可知所设计系统的相角裕度为.由kv其中，｜z｜＜｜p｜，a＝（R1＋R2）／R2＞1 ，Τ＝R1 R2 C／（R1＋R2）.通常，a称为分度系数，T 叫做时间常数［4］.，可以得出k1＝500.比例控制器实质上是一个具有可调增益的放大器.在信号变换过程中，PD控制器只改变信号增益而不影响其相位.若本系统中采用比例控制器Gc（s）＝k1，则在此情况下，系统只有一个可调参数，即增益k1.为了迅速达到稳态响应，必须调整k1的取值，使系统主导极点对应的阻尼系数变成0.707，阶跃响应的超调量仅为10%左右.k1的取值越大，稳态误差ess越小，但增加k1的取值将对系统的瞬态响应产生不利的影响.当kv＝10时，对系统进行Simulink仿真，仿真图如图3所示.此时系统输出响应的超调量高达64%，调节时间长达9 s，此时的结果不能满足设计需要.所以，单纯使用比例控制器难以达到设计要求，在这种情况下，尝试为系统引入超前校正网络：超前校正就是利用超前校正环节引入正的相移，增加系统的相位裕度，从而提高系统的动态性能.常用的超前校正环节有PD控制器和带惯性的PD控制器.因为采用PD控制器不利于抑制噪声，所以本次设计也可以看做带惯性的PD控制器的设计. （1）绘制k＝500时未校正系统的Bode图，如图4所示，并对其进行分析计算，得到相角裕度.截止频率ωc＝5.715 4 rad／s，穿越频率ωg＝7.071 1 rad／s，相角裕度γ＝11.131°.（2）由公式Φm＝γ0－γ确定所需的附加超前相角Φm，其中，γ是校正前的相角裕度，γ0是校正后的相角裕度即φpm，所以Φm＝48.869°.（3）根据sinΦm＝（a－1）／（a＋1），计算校正网络参数a＝7.14.（4）计算10 lg a，在未校正系统的Bode图上，确定与幅值增益－10 lg a对应的频率ωm.（5）在频率ωm附近绘制校正后的幅值增益渐近线，该渐近直线在ωm处与0 dB线相交，斜率等于未校正时的斜率加上20 d B／dec.确定了超前校正网络的零点z＝3.5，再根据p＝az，计算得到超前校正网络的极点p＝25.所需的超前校正网络，其参数取值分别为z＝3.5，p＝25，k＝1 800.于是有转子绕线机控制系统的传递函数为绘制校正后控制器的Bode图，如图5所示.用Simulink仿真［5］得到校正后系统的输出响应，如图6所示.由校正后的Bode图（图5）可以得到此时的相角裕度γ＝59.196 1°，符合设计的要求.由图6可以看出，系统对阶跃输入的超调量σ%≈9.81%，接近10%，系统调节时间ts＝1.4，小于3 s，而静态速度误差系数kv根据公式计算出约为5.04. 引入超前校正网络后，校正后的系统能满足对调节时间和超调量的设计要求，增大系统增益k，稳态误差会下降，并且补偿由超前校正网络带来的增益衰减（1－a），已有的结果表明超前校正网络已经明显地增加了系统的相角裕度，在抑制系统高频噪声的能力上优于PD控制器，提高了系统的相对稳定性和响应速度，改善了系统的瞬态性能.不足之处是稳态误差没能满足设计的要求，除此之外都满足了设计的需求，能够保证转子绕线控制系统很好地工作.【相关文献】［1］陈伯时.电力拖动自动控制系统［M］.3版.北京：机械工业出版社，2004：75－87.［2］薛定宇.控制系统仿真与计算机辅助设计［M］.北京：机械工业出版社，2005：34－39. ［3］王立红，杨汇军.基于 Matlab直流调速系统设计与仿真［J］.辽宁工学院学报，2004，24（1）：8－9.［4］胡寿松.自动控制原理［M］.北京：科学出版社，2007：95－138.［5］赵景波.MATLAB控制系统仿真与设计［M］.北京：机械工业出版社，2010：117－223.。
「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。
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。
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。
绕线机的设计与开发【开题报告】
开题报告机械设计制造及其自动化绕线机的设计与开发一.综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义我国是绕线机的生产大国也是需求大国，然而在关键技术上我国却始终无法与国外的厂家相竞争。
即使经历了2008、2009年的经济衰退，绕线机产业在2010年得到了快速发展，各绕线机厂家的定单量大幅提升，原本已经半倒闭的中小型绕线机企业又重新回到了绕线机制造的大军中，但是目前国内绕线机产业的前景仍非常的严峻，主要来自于国外进口品牌的压力及国内低端机型市场的萎缩，今年绕线机产业的技术发展出现了新的格局，多方的努力拉近了国产绕线机与进口绕线机的技术差距。
但是关键技术还需要我国技术人员的努力，依靠自己的力量，解决关键部位技术难题。
国内绕线机的发展现状2010年随着经济回暖，绕线机的市场需求量大大的增加，许多企业都在加班加点的赶制设备，其中箔绕机的增长幅度最为明显；其次是多头绕线机，可以满足高产量要求的机型；最后的自动绕线机的增长。
全自动绕线机的开发大大提高了机器的工作效率，减少了人为操作。
近年来，国内绕线机的制造水平和引进绕线机制造水平看，已形成了全自动、多功能、高效自动化的生产能力。
从线圈生产的上线、馈线、端头绕制到线圈绕制和下线等，都要实现了过程的自动化。
从绕线机的控制形式上看，由单一的开环控制发展到使用直流伺服系统和交流伺服系统的闭环控制，其中交流伺服系统的采用已相当普遍，已形成了由单轴绕制线圈到多轴同时绕制多个线圈的一系列产品[1]。
在绕线机的结构形式上，根据所绕制的线圈的铁芯或骨架结构形式的不同，又研制出有梭式的绕线机，以适应环形或其它封闭式铁芯或骨架的线圈的绕制需求[2]。
国外的绕线机的发展状况绕线机按自动化程度又可分为简易型、半自动型、全自动型。
电子控制方式有数控式微电脑单片机及IBM电脑控制。
按安装方式分类为桌面式和落地式机。
常用绕线机绕制的线多为漆包铜线(绕制电子、电器产品的电感线圈)，纺织线(绕制纺织机用的纱绽、线团)，还有绕制电热器具用的电热线以及焊锡线，电线，电缆等。
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的滞后校正设计课程设计
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自动化课程设计任务书学生姓名： __________ 专业班级：自动化1304班 _______ 指导教师： xxx 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 K-15S 」，相角裕度_50 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^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MATLA 画出未校正和已校正系统的根轨迹。
4、 用MATLA 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MATLA 程序和MATLA 输出。
说明书的格式按照教务处标准书写。
时间安排：G(s)=K s(s 2)(s 10)指导教师签名:系主任（或责任教师）签名:目录摘要 (1)1设计要求 (2)2设计方案 (2)3设计原理 (2)4设计分析与计算 (3)4.1最小k值频率分析 (3)4.2滞后校正函数计算 (4)5仿真程序与波形图案 (6)5.1根轨迹 (6)5.1.1待校正系统根轨迹 (6)5.1.2校正后系统根轨迹 (7)5.2阶跃响应曲线及其时域性能指标 (9)5.2.1待校正系统时域分析 (9)5.2.2校正后系统时域分析 (11)6结果分析 (14)7心得体会 (14)参考文献 (15)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。
所谓自动控制，是指在没有人直接参与的情况下，利用外加的设备或装置使机器、设备或生产过程的某个工作状态或参数自动地按照预定的规律运行。
自动控制技术是生产过程中的关键技术，也是许多高新技术产品中的核心技术。
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。
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。