室温控制系统校正装置设计一、设计目的通过课程设计，在掌握自动控制理论基本原理、一般电学系统自动控制方法的基础上，用MATLAB实现系统的仿真与调试。二、设计要求收集和查阅有关技术资料，独立完成所承担的设计课题的全部内容，初步掌握设计原则、设计方法、设计步骤和设计规范的应用；对工程设计方案进行选择和分析；绘制设计图；撰写说明书。要求如下：1、根据所学控制理论知识(频率法、根轨迹法等)进行人工设计校正装置，初步设计出校正装置传递函数形式及参数；2、使用MATLAB和Simulink，对加入的校正装置的系统进行动态仿真，并在计算机上对人工设计系统进行仿真调试，使其满足技术要求；3、确定校正装置的电路形式及电路参数（选作）；4、完成设计报告。三、设计任务已知某室温控制系统为单位负反馈，某开环传递函数为：KG?图设计法对系统进行滞后串联校正Bode，试用)S0()1S.2?)(1S(0.S?10设计，使系统满足;?1sK≥系统在斜坡信号作用下，系统的速度误差系数30①V??1s系统校正后的剪切频率≥2.3②c040??③系统校正后，系统的相角裕量设计要求2.2．①分析设计要求，说明校正的设计思路（滞后校正分析②详细设计（包括的图形有：校正结构图，校正前系统的Bode图，校正装置的Bode图，校正后系统的Bode图）③用MATLAB编程代码及运行结果（包括图形、运算结果）④校正前后系统的单位阶跃响应图。三、设计方法步骤及设计校正构图3.1校正前系统分析校正前系统的开环传递函数为：KG?)(S0S(0.1S?1)(0.2S?1)?0401??1?ss?K，，≥≥2.330c设计校正要求：VKGKKlimlim?K?30K??ss=，所以因为VV)S0(S(0.1S?1)(0.2S?1)0?s?s0所以，原系统开环传递函数变为：30G?)(S0S(0.1S?1)(0.2S?1)利用MATLAB绘画未校正系统的Bode图,见图1在MATLAB中编写如下程序：num=30;f1=[1,0];f2=[0.1,1];f3=[0.2,1];den=conv(f1,conv(f2,f3));bode(num,den)图Bode原系统图1利用MATLAB绘制未校正系统的单位阶跃响应曲线，见图2在MATLAB中编写如下程序：num=30;f1=[1,0];f2=[0.1,1];f3=[0.2,1];G=tf(f1,conv(f2,f3));G1=feedback(G,1);t=0:0.1:10;step(G1,t);gridxlabel('t');ylabel('c(t)');title('原系统单位阶跃响应');阶跃响应曲线为：2图?017??，此时系统的相角裕度不符合要求，可以看出，相角欲度由图10故该系统需要校正。由于校正前系统已有一定的相角欲度，因此可以考虑引系统在阶跃输入下是不能由图2入串联滞后校正装置以满足相角欲度的要；稳定的输出，系统的动态性能不佳。3.2校正方法中设计滞后网络根据系统的性能，决定采用串联滞后校正。在MATLAB的步骤如下：K）根据稳态误差要求确定开环增益（1KGKKlimlim?K?30Ks?s?因为，所以=VV)S0(S(0.1S?1)(0.2S?1)0?s0s?（2）利用确定的开环增益并在MATLAB中绘制原系统Bode图（见图1），读?00017180?197?)??(。出原系统的相角裕度0?。在此频率上开环传递函数的相位裕3（）确定校正后的系统剪切频率c040??00512~）——补偿滞后校正再加上（量应等于要求的相位裕量?处的相位滞后。网络本身在c040??为了补偿滞后校正网络本身的相位，现要求校正后系统的相位裕量00512的补偿角，所以取滞后，需要再加上~00005240512??)??(??012（补偿角取）?s/.3?20?128（即在附近的相位角等于1Bode图（图）上可找得，在c052），故取此频率为校正后系统的增益剪切频率。即：相位裕量为??2.3/sc???处的幅值下降到0dB值。确定原系统频率特性在时所必（4）求?c??，求取值。需的衰减量=20LgL??处的频率增益为21.2dB，为了保证系统的增益剪切由图1得原系统在c?处，滞后校正装置应产生频率21.2dB的衰减量：=21.2dB，即L?c?12??20=20Lg（5）选取T值。为了使滞后校正装置产生的相位滞后对校正后系统的增益??=10/T处的影响足够小，应满足，一般取剪切频率cc?=4.35取T=10/c（6）确定滞后校正装置的传递函数4.35S?1G?)Sc(4.35?12?S?1利用MATLAB绘画校正装置的bode图，见图3在MATLAB中编写如下程序：G=tf([4.351],[52.21]);figure(1)margin(G);grid[gm,pm,wg,wp]=margin(G););'校正装置'title(图如下：校正装置Bode3图3.3校正装置采用RC网络构成无源滞后校正装置如下图：R1R2RC(s)(s)C其传递函数为...