目录

摘要...................................................................................................................................1 1基于性能指标要求的分析........................................................................................ ...2 1.1确定待校正装置的开环放大倍数................................................................ ..2 2分析待校正的直流电机性能.................................................................................... ...2 2.1 动态性能分析...................................................................................................3 2.2 静态性能分析...................................................................................................6

2.2.1利用根轨迹进行分析............................................................................6 2.2.2利用伯德图进行分析............................................................................7

3超前校正补偿环节设计...............................................................................................8 4两种实现形式在不同输入信号下的响应.................................................................12

4.1超前校正网络形式..........................................................................................12

4.1.1 单位阶跃输入的响应..........................................................................12 4.1.2 单位斜坡输入的响应..........................................................................13 4.2数字控制形式..................................................................................................14

4.2.1 单位阶跃输入的响应…......................................................................14 4.1.2 单位斜坡输入的响应..........................................................................15

5滞后校正补偿环节设计..............................................................................................16 6滞后补偿环节对待校正装置的影响.........................................................................18

6.1校正前后根轨迹的比较..................................................................................18 6.2系统对单位阶跃输入的响应.........................................................................19 6.3系统对单位斜坡输入的响应.........................................................................19 7超前校正与滞后校正的比较......................................................................................21

7.1添加超前校正之后，系统的伯德图分析.....................................................21 7.2 添加滞后校正之后，系统的伯德图分析..................................................22 结束语............................................................................................................................25 参考文献........................................................................................................................26

武汉理工大学《自动控制原理》课程设计说明书

摘要

随着计算机技术的发展和应用，随着人们对生活质量要求的不断提高，自动控制理论和技术在宇航、机器人控制、导弹制导及核动力等高新技术领域中的应用也愈来愈深入广泛。不仅如此，自动控制技术的应用范围现在已扩展到生物、医学、环境、经济管理和其它许多社会生活领域中，成为现代社会生活中不可或缺的一部分。在日常生活中，我们生产出来的机器由于在结构和材料等方面上的限制，很难达到预期的性能指标要求，这就需要我们应用自动控制理论来对其进行校正，使之得到一个更好的性能。本文主要对给定的直流电机进行补偿环节的设计，并利用MATLAB仿真软件分析补偿前后的性能，使之达到预定的性能指标要求，以改善直流电机的性能，使之更好地工作。

最后，本文还对此次补偿环节的设计进行了总结。

关键词：自动控制 补偿环节 MATLAB 性能指标

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武汉理工大学《自动控制原理》课程设计说明书

直流电机补偿环节的设计

1 基于性能指标要求的分析

1.1确定待校正装置的开环放大倍数

根据提供的性能要求

（1）对单位斜坡输入的稳态误差小于0.1； （2）且超调量小于25%； 做如下分析：

根据第一个要求对单位斜坡输入的稳态误差小于0.1，由公式

kv?lims?G(s)

s?0ess(?)?1?0.1 kv可求得开环传递函数的开环放大倍数k>20,可取 k=21.所以可得传递函数为

G(s)?21

s(s?2)

根据设计要求超调量小于25%，根据高阶系统频域指标与时域指标的关系

??0.16?0.4(Mr?1)

Mr?1 sinr可求得r>54.70

对于原传递函数，可根据以下的公式求相角裕度

211? 2WcWc?4r?1800?900?arctanWC 2求得r=24.60可知原传递函数不满足动态性能要求，需进行校正。

2 分析待校正的直流电机性能

待校正的直流电机初始条件：直流电机控制系统的结构如图2-1所示，简化的直流电机模型的传递函数为G(s)?

1s(s?2)。

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