二阶系统串联校正的根轨迹.docx

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1、审定成果:4家舜培生球踪国旁仇COt1.EOeOFMOBI1.ETE1.ECOMMUNICATIONS.CHONGOINGUNIVERSITYOFPOSTSANOTE1.ECOM.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年月重庆邮电高校移通学院教务处摘要对于一个系统，首要的要求就是系统的肯定稳定性。在系统检定的状况下,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JE来达到期望的性能标准。本文用劳斯利据推断系统的稳定性，用根轨迹法改造系统的根物迹，使系统达到要求的性能指标。从根轨迹图可以看出，只调整增益往往不

2、能获得所希望的性能。通过增加新的（或者消去原有的）开环零点或者开环极点来变更原根轨迹的走向，得到新的闭环极点，从而使系统可以实现给定的性能指标来达到系统的设计要求。本文时原系统采纳申联校正的方法改善系统的性能指标，其步骤如下：1 .作原系统的根轨迹图，并依据动态期望指标推出满意条件的，、牡。2 .检验动态性能。计算出主导极点，分析开环增益.3 .检验稔态性能。计算开环增益,推断校正方Ik4 .计鸵校正装置，设置校正装置并检验。5 .作校正后的根轨迹图,推断校正后的系统性能。最终使系统在输入为r=5+，时的静态指标j02,同时使动态期望指标5%：5sec0并且用MAT1.AB对原系统和校正后的系

3、统分别进行仿真，对比其根轨迹以及在指定输入下的辘出，分析其是否达到要求.【关使词】根凯迹法串联校正MAiJAB仿真动态性能稳态性能ABSTRACTForasystem,thefirstrequirementisthattheabso1.utestabi1.ityofthesystem.Underthestabi1.ityofthesystem,therequirementsofthesystemdynamicperformanceandsteady-stateperformanceisbetier.theycanachievethedesiredPerfbnnanCestandardsbyde

4、signingcorrection.Inthispaper.Ro1.1.scriteriontojudgethesystemstabi1.ity,root1.ocusInCthodusingroot1.ocustransformationofthesystem,a1.1.owingthesystemtoachievetheperformancerequired.Canbeseenfromthe11x1.1.ocus,oftencannoton1.yadjustthegaintoobtainthedesiredproperties.Byaddingnew(ore1.iminatetheorigi

5、na1.)open-1.ooporopen-1.ooppo1.ezerochangetotheorigina1.root1.ocus,genewc1.osed-1.ooppo1.es,sothatIhCsystemcanachieveagivenperformanceindicatorstomeetthedesignrequirementsofthesystem.Inthispaper,hesystemusesaseriesoforigina1.ca1.ibrationmethodioimprovesystemperformance,thefo1.1.owingsteps:1.Theroot1

6、.ocusfortheorigina1.system,andintroducedtomeettheconditionsofthedynamicexpectationsindex.2. Verifythatthedynamicperformance.Ca1.cu1.atethedominantpo1.e,ana1.yzeopen-1.oopgain.3. Verifythatthesteady-stateperformance.Open-1.oopgainisca1.cu1.atedtodeterminethecorrectionmode.4. Ca1.cu1.atethecorrectionm

7、eans,thecorrectionmeansand1.estset.5. correctedforroot1.ocusdeterminingsystemperformanceaftercorrection.Eventua1.1.ymakethesystemtoostaticindex0.2inputwhi1.eenab1.ingdynamicexpectationsindex5%;5sec.Andtheorigina1.systemusingMAr1.ABandcorrectedsystemsimu1.ationrespective1.y,comparedtoi(sroot1.ocus,an

8、doutputinthespecifiedinput,ana1.yzewhetheritmeettherequirements.在现代科学技术众多领域中，臼动限制技术的地位变得越来越Jg要。自动限制，就是在没有人参加的状况下，通过限制器或者限制装置来限制机器或者设备等物理装理，使机器设备的受控物理量依据希里的规律变更，达到限制目的。在当今的社会，自动限制己经深化到各个领域，无处不在，与人类的生活休戚相关。在工业方面，对于冶金、化工、机械制造等生产过程中遇到的各种物理量，包括温度、流量、压力、厚度、张力、速度、位置、频率、相位等，都有相应的限制系统。在此基附上通过采纳数字计算机还建立起了限制性能

9、更好和自动化程度更高的数字限制系统，以及具有限制与管理双费功能的过程限制系统。在农业方面，水位自动限制系统、农业机械的自动操作系统中都有自动限制的身影。在军事技术方面，自动限制可应用在各种类型的伺服系统、火力限制系统、制导与限制系统等。在航天、航空和航海方面，自动限制应用于导航系统、遥控系统和各种仿真器以及各种形式的限制系统。此外，自动限制技术己经渗人到办公室办公、图书管理、交通管理以及日常家务等方面。不仅如此，随若限制理论和限制技术的发展，自动限制将在更多的领域中发挥作用，包括生物、社会、医学、生态、经济等全部领域。经过20多年的发展，中国工业自动限制系统装置制造行业取得了不错的成果.随着现

10、代应用数学新成果的推出和电子计算机的应用，为适应宇航技术的发展，臼动限制理论跨入了一个新阶段一一现代限制理论。主要探讨具有高性能，高精度的多变量变参数的最优限制问题，主要采纳的方法是以状态为基础的状态空间法。目前，自动限制理论还在接岩发展，正向以限制论，信息论，仿生学为基础的智能限制理论深化。本文针对二阶系统的性能指标满意实际工业要求，对系统进行分析校正，变更系统的静态性能和稳态性能，使系统的各项性能达到工业指标。第一章二阶系统的概述第一节自动限制系统的发展历史及应用自动限制经过了三个不同的阶段。从简洁到困琲，从显:变到质变。第阶段：经典限制论阶段（20世纪50年头末以前）。早在古代,古人独创

11、的指南车就应用J反馈的原理.1788年，离心式飞摆控速港也应用J反馈的思想1918年，W.R.Evans提出了系统的根轨迹分析法，进一步完善了频域分析法。1954年，钱学森出版了工程限制论，全面总结了经典限制理论，标记若经典理论的成熟，其次阶段：现代限制论阶段（50年头末期到70年头初期）.这个时候，输入可以是多输入，多输出系统，系统可以是线性或者非线性，定常或时变的，单变量与多变量，连续与离散系统,并运用极点配置，状态反馈，输出反馈的方法，解决最优化限制、随机限制、自适应限制问题“1959年，极大值原理创立，戏波器理论被提出。1960年卡尔曼对系统采纳状态方程描述方法，提出了系统的能控性、能

12、观测性第三阶段：大系统理论阶段与智能限制理论阶段（70年头初期到现在）。主要以时域法为主，通过大系统的多级递阶限制,分解-用调原理。分散最优限制和大系统模型降阶理论，解决大系统的域优化。本文采纳根轨迹法对系统进行分析校正，而根矶选法是一种求特征根的简洁方法，具有直观的特点，利用系统的根轨迹可以分析结构和参数已知的闭环系统的稳定性和瞬态响应特性，还可分析参数变更对系统性能的影响。在设计线性限制系统时，可以依据对系统性能指标的要求确定可调整参数以及系统开环零极点的位置，因此根轨迹法已在限制系统的分析与设计中得到广泛的运用.根轨迹法的运用与设计，能分析开环增益（或者其他参数）对系统行为的影响：能分析

13、附加环节对系统性能的影响；能用于设计系统的校正装置。利用根轨迹法直观的分析系统的稳定性，各项性能指标，并且能设计出较好的校正装置。最终使得系统的各特性能指标达到我们期果的数值.第二节自动限制系统简介一、系统说明I型2阶系统就是开环传递函数中只能提出一个积分环节，并且其特征多项式的最高阶数为2。I型2阶系统有跟踪速率信号的实力，但是在跟踪过程中，只能实现有差跟踪。能通过加大开环增益来诚小误差，但是不能消退它。二、系统环节介绍（一）积分环节输出量与输入量成积分关系的环节，称为积分环节。其特点：输出量与输入量的积分成正比例，当输入消逝，输出保持不变，具有记忆功能：积分环节受到扰动自身无法达到稳定.（

14、二）一阶惯性环节阶惯性环节的微分方程是阶的，I1.输出响应须要肯定时间后才能达到稳态值，因此称为一阶惯性环节。其特点：输出信号对输入信号的响应存在惯性（输入信号阶跃加入后，输出信号不能突然变更，只能随时间增加渐渐变更）。（三）比例环节输出量与输入量具有比例运算关系的元部件称为比例环节。其特点：输入信号与输出信号成正比。三、设计指标1.设定:在输入为r（t）=a+bt,（其中:a=5b=IIfSeCJ2.在保证静态指标WO,2的前提要求动态期望指标：fr5%；W5sec。第三节本章小结随着科技的快速发屣，自动限制理论也在快速走向成熟和多样化，从经典限制理论到现代限制理论，再到大系统理论和智能限制

15、，步步走向成熟。其中，根轨迹作为经典限制理论的重要支柱，发挥若不行估垃的作用0本文的原系统为I型2阶系统，它由个比例环节，个积分环节，个惯性环节三部分组成“比例环节，积分环节，惯性环节都有其自身的特性作用。同时，对于系统的设计校正，要满意设定输入下的静态指标和动态指标。X(三)(三)-i(心(三)图2.1比较为其次章系统建模第一节各环节建模一、比较器输入:X(三)输出：U(三)则/(三)=X(三)-见(三)二、比例环节结构框图：q(三),R1.(三)I输入：UO(三)输出：u1.(三)R则传递函数G=叫,三、积分环节结构框图：一|(三)由见S)r输入:U1.(三)输出：%(三)则传递函数a=E-=图2.2比例环节图2.3积分环节四、惯性环节结构框图：不71莅4($),输入：UKS)输出：U3(三)图2.4惯性环节U1C1.R1.jss则传通函数：G(三)=空=T旦=二1.,(5)c2r2s+45+2其次节系统模型一、系统的框图结构图2.5系统结构框图二、系统等价框图系统框图可以经过化简变得简洁，但是要遵循肯定的基本原则，保证化简前后的代数等价关系不变X(三)s(s+2)图