太阳观测控制系统设计课程设计.docx
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1、学 号: 0121211350518课 程 设 计题 目太阳观测控制系统设计学 院自 动 化专 业电气工程及其自动化 班 级电气1205姓 名刘爽指导教师熊和金、李浩2015年1月16日I武汉理工大学自动控制原理课程设计说明书课程设计任务书学生姓名: 刘爽 专业班级: 电气1205班 指导教师: 熊和金、李浩 工作单位: 自动化学院 题 目: 太阳观测控制系统设计 初始条件:太阳观测控制系统的开环传递函数为: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分别用时域和频域方法设计该系统的控制器。控制系统的时域性能指标为:斜坡输入产生的稳态误差2%阶跃响应的最
2、大超调 G=tf(2000,1 30 0); sG=tf(2000 0,1 30 0); kv=dcgain(sG)kv1= 66.6667 ess1=1/kv1ess1=0.0150可见系统在未校正之前,系统的稳态误差为1.5%。用Matlab求校正后的静态速度误差系数,代码与运行结果如下: G=tf(120000,1 490 0); sG=tf(120000 0,1 490 0); kv2=dcgain(sG)kv2 = 244.8980 ess2=1/kv2ess2 =0.0041可见在系统在校正之后,系统的稳态误差为0.41%1%满足设计要求。Matlab没有直接求系统斜坡响应的功能函
3、数。在求取控制系统的斜坡响应时,通常利用阶跃响应功能函数。基于单位阶跃信号的拉氏变换为,而单位斜坡信号的拉氏变换为。所以在求取控制系统的单位斜坡响应时,可利用阶跃响应的功能函数step()求取传递函数为的系统的阶跃响应,则其结果就是原系统G(s)的斜坡响应。3.1.2阶跃输入性能首先用MATLAB分别建立校正前与校正后的simulink模型如图3-1和图3-2所示:图3-1 系统校正前的simulink模型图3-2 系统校正后的simulink模型首先用MATLAB绘制未校正时系统的单位阶跃响应曲线,如图3-1所示,代码如下:num=2000;den=1,30,2000;step(num,de
4、n)图3-1 系统校正前的单位阶跃响应由响应曲线图可以得出校正前的参数如下表所示:表3-1 校正前系统的性能参数0.0742s0.34433%用MATLAB绘制未校正时系统的单位阶跃响应曲线如图3-2所示,代码如下:num=120000den=1,490,120000 step(num,den) 图3-2 系统校正后的阶跃响应由响应曲线图可以得出校正前的参数如下表所示:表3-1 校正前系统的性能参数0.0113s0.02064%3.2系统的频域分析首先用Matlab绘制校正前系统的伯德图并求幅值裕度、相角裕度如图3-3所示,其代码如下:num=3000;den=1,30,0;g=tf(num,
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