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《太陽觀測系統(tǒng)的設計》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、武漢理工大學《自動控制原理》課程設計說明書目錄1控制系統(tǒng)時域性能分析11.1初始條件11.2控制系統(tǒng)動態(tài)性能指標計算31.2.1控制系統(tǒng)上升時間計算31.2.2控制系統(tǒng)超調量計算31.3控制系統(tǒng)設計42用頻域方法設計系統(tǒng)控制器63MATLAB分析階躍響應曲線及系統(tǒng)時域性能指標93.1系統(tǒng)的時域分析93.2校正后的頻域曲線104心得體會1214武漢理工大學《自動控制原理》課程設計說明書1控制系統(tǒng)時域性能分析已知系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)可得，，即，。取5%誤差帶，則調節(jié)時間為：不滿足控制系統(tǒng)的時域性能指標中調節(jié)時間的條件，所以需要通過測速反饋控制方法來設計系統(tǒng)的控制器。因為測速反饋控制可以增大系統(tǒng)的
2、阻尼，使單位階躍響應的超調量下降，調節(jié)時間縮短，不影響系統(tǒng)的自然頻率。但測速反饋會降低系統(tǒng)的開環(huán)增益，從而加大系統(tǒng)在斜坡輸入時的穩(wěn)態(tài)誤差。1.1初始條件由前面分析知太陽觀測系統(tǒng)采用測速反饋控制，測速反饋控制系統(tǒng)結構圖如圖1所示。圖1測速反饋控制系統(tǒng)由圖1知，控制系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)為14武漢理工大學《自動控制原理》課程設計說明書式中開環(huán)增益為為測速反饋系數(shù)，相應的閉環(huán)傳遞函數(shù)為式中當輸入信號為單位斜坡函數(shù)時，系統(tǒng)輸出量的拉氏變換式為令，對上式取拉氏反變換可得單位斜坡響應上式表明，欠阻尼二階系統(tǒng)的單位斜坡響應由穩(wěn)態(tài)分量和瞬態(tài)分組成?？刂葡到y(tǒng)的誤差響應為:當時間趨于無窮時，誤差響應的穩(wěn)態(tài)值稱為穩(wěn)
3、態(tài)誤差，以標志。對單位斜坡響應其穩(wěn)態(tài)誤差為:14武漢理工大學《自動控制原理》課程設計說明書將、和代入上式有（1）1.2控制系統(tǒng)動態(tài)性能指標計算1.2.1控制系統(tǒng)上升時間計算當輸入為單位階躍函數(shù)時，對上式取拉氏反變換，求得單位階躍響應為對上式令，求得所以有(2)1.2.2控制系統(tǒng)超調量計算將階躍響應函數(shù)對t求導，并令其為零，求得即14武漢理工大學《自動控制原理》課程設計說明書將上式代入階躍響應函數(shù)，得輸出量的最大值按超調量定義式，求得(3)取%誤差帶，可得響應調節(jié)時間的近似表達式為(4)1.3控制系統(tǒng)設計令則有求得取K=16代入(4)得求得,取將K=16和分別代入(1)(2)(3)(4)式
4、求得14武漢理工大學《自動控制原理》課程設計說明書由上可知，當K=16和時能使太陽觀測控制系統(tǒng)在時域下滿足時域性能要求。此時太陽觀測控制系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)為14武漢理工大學《自動控制原理》課程設計說明書2用頻域方法設計系統(tǒng)控制器已知開環(huán)系統(tǒng)傳遞函數(shù)，則誤差信號當輸入為單位斜坡函數(shù)時，有系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差為因為所以取時，令則所以設為系統(tǒng)的截止頻率相角裕度由上兩式可求得,因為系統(tǒng)要求相角裕度大于，故系統(tǒng)需要使用串聯(lián)超前校正來增大系統(tǒng)的相角裕度，從而滿足系統(tǒng)要求。14武漢理工大學《自動控制原理》課程設計說明書采用串聯(lián)超前校正時，整個系統(tǒng)的開環(huán)增益要下降，因此需要提高放大器增益加以補償，所以串聯(lián)超前校正
5、的傳遞函數(shù)為式中微分度系數(shù)，叫時間常數(shù)。超前網(wǎng)絡對頻率在至之間的輸入信號有明顯的微分作用，在該頻率范圍內，輸出信號相角比輸入信號相角超前，在最大超前角頻率處，具有最大超前角，且正好處于頻率和的幾何中心。超前網(wǎng)絡的相角為將上式對求導并令其為零，得最大超前角頻率最大超前角設為控制系統(tǒng)要求的最小相角裕度，則有為補償角是用于補償因超前校正裝置的引入，使系統(tǒng)截止頻率增大而增加的相角滯后量。未校正系統(tǒng)的開環(huán)對數(shù)幅頻特性在截止頻率處的斜率為，故取。所以有由，可求得設為校正后的截止頻率，則有即求得14武漢理工大學《自動控制原理》課程設計說明書所以串聯(lián)超前校正傳遞函數(shù)為控制系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)為綜上所述，可知
6、當、、時太陽觀測控制系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為，可以使得控制系統(tǒng)在頻域下滿足以下兩個條件：（1）單位斜坡輸入產(chǎn)生的穩(wěn)態(tài)誤差；（2）控制系統(tǒng)的相角裕度。14武漢理工大學《自動控制原理》課程設計說明書3MATLAB分析階躍響應曲線及系統(tǒng)時域性能指標3.1系統(tǒng)的時域分析首先用MATLAB求出原函數(shù)的單位斜坡響應曲線，代碼如下：num=[2500]den=[1,25,2500]step(num,den)圖3-1矯正前的單位階躍響應校正后的單位階躍響應：num=[40000]den=[1,300,40000]step(num,den)14武漢理工大學《自動控制原理》課程設計說明書圖3-2校正后的階躍響應
7、3.2校正后的頻域曲線校正后的系統(tǒng)頻域響應：num=[55,2500]den=[0.01,1.25,25]g=tf(num,den)bode(g)14武漢理工大學《自動控制原理》課程設計說明書14武漢理工大學《自動控制原理》課程設計說明書4心得體會自動控制技術廣泛運用于生活中各行各業(yè)，極大地提高了生產(chǎn)率和改善了人們的生活水平，它已成為現(xiàn)代生活中不可缺少的重要組成部分。所謂自動控制，是指在沒有人直接參與的情況下，利用外加的設備或裝置，
