二阶控制系统校正装置设计与仿真

学号：

常 州 大 学 毕业设计（论文） （2012届）

题 目 学 生 学 院 专业班级 校内指导教师 专业技术职务 校外指导老师 专业技术职务

二○一二年六月

I

基于LQR的二阶直线倒立摆控制系统设计

摘 要：倒立摆系统是一个典型的多变量、非线性、强耦合和快速运动的高阶不稳定系统，它是检验各种新的控制理论和方法有效性的典型理想模型。在对其控制过程中，能有效地反映诸如镇定性、

编 号：____________

审定成绩：____________

毕 业 设 计 （论 文）

设计（论文）题目:_______ _______________________

_______________________________

单 位（系别）：______________________ 学 生 姓 名：______________________ 专 业：______________________ 班 级：______________________ 学 号：______________________ 指 导 教 师：______________________ 答辩组负责人：______________________

填表时间： 20 年 月 重庆邮电大学移通学院教务处

重庆邮电大学移通学院本科毕业设计（论文）

摘 要

对于一个系统，首要的要求就是系统的绝对稳定性。在系统稳定的情况下，要求系统的动态性能和稳态性能要好，这些可以通过设计校正来达到期望的性能标准。

本文用劳斯判据判断系统的稳定性，用根轨迹法改造系统的根轨迹，使系统达到要求的性能指标。从根轨

编 号：____________

审定成绩：____________

毕 业 设 计 （论 文）

设计（论文）题目:_______ _______________________

_______________________________

单 位（系别）：______________________ 学 生 姓 名：______________________ 专 业：______________________ 班 级：______________________ 学 号：______________________ 指 导 教 师：______________________ 答辩组负责人：______________________

填表时间： 20 年 月 重庆邮电大学移通学院教务处

重庆邮电大学移通学院本科毕业设计（论文）

摘 要

对于一个系统，首要的要求就是系统的绝对稳定性。在系统稳定的情况下，要求系统的动态性能和稳态性能要好，这些可以通过设计校正来达到期望的性能标准。

本文用劳斯判据判断系统的稳定性，用根轨迹法改造系统的根轨迹，使系统达到要求的性能指标。从根轨

重庆邮电大学移通学院本科毕业设计（论文）

编 号：

审定成绩：

重庆邮电大学移通学院 毕业设计（论文）

设计（论文）题目：

基于二阶参考模型随动系统串联校正

及仿真研究

单 位（系别） ： 学 生 姓 名 ： 专 业 ： 班 级 ： 学 号 ： 指 导 教 师 ： 答辩组 负责人 ：

自动化系 马强

电气工程与自动化

05130901 0513090125 汪纪锋 汪纪锋

填表时间： 20 13 年 5 月 重庆邮电大学移通学院教务处制

重庆邮电大学移通学院本科毕业设计（

二阶低通滤波器部分 1、设计任务

信号放大后，需要进行滤波，滤除干扰，温度信号是一个缓慢变化的信号，在此需要设计出一个截止频率为10Hz左右的低通放大器。因二阶低通滤波器的频率特性比一阶低通滤波器好，故决定采用由型号为OP07的运算放大器组成的二阶低通滤波器，OP07运放特点：OP07具有非常低的输入失调电压，所以OP07在很多应用场合不需要额外的调零措施，具有低温度漂移特性。另外，需要求滤波电路的幅频特性在通带内有最大平坦度，要求品质因数Q=0.707.

2、电路元件参数计算和电路设计：

根据二阶低通滤波器的基础电路进行设计，如图3.1所示。

图3.1二阶低通滤波器的基础电路

该电路（1）、传输函数为：A(s)?Vo(s)AVF ?Vi(s)1?(3-AVF)sCR?(sCR)2 （2）、通带增益 ：A0?AVF （3）、截止频率：fc?11其中?c?称为特征角频率 2?RCRC （4）品质因数：Q?1， 3?AO Q是f=fc时放大倍数与通带内放大倍数之比

注： 当 3?AVF?0 ，即 AVF?3 时滤波电路才

第六章 控制系统的综合与校正

6．1引 言

步进电机

控制器

气动卡盘

绕线电机

转子

电枢线

图6－1 自动绕线机

图6－1为一自动绕线机的原理图，当其正常工作时，要求绕线电机以较快的转速将电枢线绕到转子上，而由绕线电机及测速器构成的单位负反馈系统的开环传递函数为

G0?k0

s(0.1s?1)(0.2s?1)

其中，k0为开环增益。为了保证绕线速度，k0的取值不能太少，一般取k0?10。由此，可以画出绕线电机的Bode如图6－2所示，其相位裕度为???0.2?，不能满足系统稳定的要求。由于绕线电机及测速器的特性不可改变，所以只有通过设计适当的控制器来实现自动绕线机的正常工作。自动控制系统中控制器的设计又叫做系统的综合与校正。

20lgG0 20 dec -40dB/dec 0 1 5 .1 图6－2 绕线电机的Bode图

-20dB/710 ?

-60dB/dec

本章主要介绍控制系统的综合与校正。所谓综合或校正，就是在系统中不可变部分的基础上，加入一些元件（称校正元件），使系统满足要求的各项性能指标。一般情况下，控制系统的固有部分即不可变部分由已知的元件组成，因而其特性也是已知的。固有部分的参数除了增益以外，其余大多数

武汉理工大学《自动控制原理》课程设计说明书

目录

摘要 ................................................................................................................................................... 2 1．控制系统超前校正环节设计的任务.......................................................................................... 3

1.1.初始条件 ............................................................. 3 1.2要求完成的主要任务 ................................................... 3 2.超前校正环节设计方案 ........................................................................................

第六章 控制系统的综合与校正

6．1引 言

步进电机

控制器

气动卡盘

绕线电机

转子

电枢线

图6－1 自动绕线机

图6－1为一自动绕线机的原理图，当其正常工作时，要求绕线电机以较快的转速将电枢线绕到转子上，而由绕线电机及测速器构成的单位负反馈系统的开环传递函数为

G0?k0

s(0.1s?1)(0.2s?1)

其中，k0为开环增益。为了保证绕线速度，k0的取值不能太少，一般取k0?10。由此，可以画出绕线电机的Bode如图6－2所示，其相位裕度为???0.2?，不能满足系统稳定的要求。由于绕线电机及测速器的特性不可改变，所以只有通过设计适当的控制器来实现自动绕线机的正常工作。自动控制系统中控制器的设计又叫做系统的综合与校正。

20lgG0 20 dec -40dB/dec 0 1 5 .1 图6－2 绕线电机的Bode图

-20dB/710 ?

-60dB/dec

本章主要介绍控制系统的综合与校正。所谓综合或校正，就是在系统中不可变部分的基础上，加入一些元件（称校正元件），使系统满足要求的各项性能指标。一般情况下，控制系统的固有部分即不可变部分由已知的元件组成，因而其特性也是已知的。固有部分的参数除了增益以外，其余大多数

安徽工业大学 毕业设计（论文）说明书

摘 要

控制系统校正属于系统设计环节，通过校正可以使系统的性能得到改善，从而使系统满足期望的性能指标。

本文主要研究线性定常系统的串联校正方法，包括串联超前校正、串联滞后校正和串联滞后超前校正。本文首先回顾了系统的时域性能指标和频域性能指标以及系统的校正方式，然后分别讨论了系统校正的根轨迹法和频率特性法。针对两种方法，分别给出了控制系统超前校正、滞后校正，滞后超前校正的理论依据、适用范围、校正步骤和相应的算法流程图，并针对各个校正方法编写了相应的MATLAB仿真程序，同时利用MATLAB的图形用户界面设计功能对控制系统校正进行了可视化界面设计，为每种校正方法设计了对应的GUI界面。针对每种方法给出具体实例验证了校正方法的有效性以及算法的正确性。

关键词： 串联校正，MATLAB，根轨迹法，频率特性法，GUI

····························· ·································································装订线I

安徽工业大学

课程设计报告书

课 题： PID控制系统的设计与仿真 院 （系）： 机电工程学院 专 业： 电气工程及其自动化 班 级： 姓 名：

题目类型：?理论研究 ?实验研究 ?工程设计 ?工程技术研究 ?软件开发

2013 年7月10日

前言

PID控制作为最早发展起来的控制策略之一，以其算法简单、鲁棒性好、对模型精度要求低、易于设计和操作等优点，至今仍然广泛地应用于工业控制中。随着工业控制复杂程度的增加、实际控制对象的非线性和时变等情况的普遍存在，常规PID 控制的适应性往往欠佳，实际控制场合中逐渐引进各种先进的控制策略。但是，限于先进控制策略理论的高深和实际实现的经济效益，对具有简单结构的PID控制的改进成为人们长期以来的研究热点。近年来，国内外已有大量的相关论文发表，实际应用中也出现了许多新型的PID控制器，不断挖掘PID控制的潜 力。 一. 课设题

有一被控对象传函为:

e?0.0