自动控制原理 0904103054 刘立财(4)

2019-09-01 21:53

图4-3 校正前根轨迹与虚轴的交点坐标

与虚轴的交点坐标:?1?1.99i、?2??2i。 增益K*=5.02

校正前系统稳定时增益K*的变化范围是K*<5.02,而题目中的K*=10,校正前的闭环系统不稳定。

校正后系统的根轨迹分析

校正后的开环传递函数为:

120.1s2?70.02s?10G(s)?Gc(s)? 54320.5063s?12.05s?49.84s?39.3s?s

故校正后的开环传递函数也可以写为:

G(s)?Gc(s)?104s?13.002s?1237.2111(s?0.3329)(s?0.2501)???s(s?1)(0.25s?1)38s?10.0533ss(s?18.78)(s?3.996)(s?1)(s?0.02632)

15

MATLAB程序如下:

图4-4 校正后系统的根轨迹

确定分离点坐标:

图4-5 校正后根轨迹的分离点坐标

分离点坐标d=-2.3 增益K*=1.99

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确定与虚轴交点的坐标:

图4-6校正后根轨迹与虚轴的交点坐标

与虚轴的交点坐标:?1?9.6i、?2??9.6i。 增益K*=90.3

校正前系统稳定时增益K*的变化范围是K*<90.3,而题目中的K*=10,校正后的闭环系统稳定。

5、绘制系统校正前与校正后的Nyquist图,判断系统的稳定性,并说明理由。

校正前系统的幅相特性

校正前的开环传递函数为:

G(s)?10

s(s?1)(0.25s?1)MATLAB程序如下:

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图5-1 校正前系统的Nyquist曲线

由于开环传递函数中含有一个积分环节,所以从??0?到??0?顺时针补画一圈,再由上图可知,Nyquist曲线顺时针围绕点(-1,j0)两圈,所以,R??2,而

P?0,所以校正前闭环系统不稳定。

校正后系统的幅相特性

校正后的开环传递函数为:

G(s)?Gc(s)?109.758s?197.85s?10??

s(s?1)(0.125s?1)65.97s?18.246s4?74.34s3?67.09s2?sMATLAB程序如下:

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图5-2 校正后系统的Nyquist曲线

由于开环传递函数中含有一个积分环节,所以从??0?到??0?顺时针补画一圈,再由上图可知,Nyquist曲线顺时针围绕点(-1,j0)0圈,所以,R?0,而P?0,所以Z?P?R?0?0?0,所以校正后闭环系统稳定。

6、绘制系统校正前与校正后的Bode图,计算系统的幅值裕量,相位裕量,幅值穿越频率和相位穿越频率。判断系统的稳定性,并说明理由。

(1)校正前系统的对数幅频特性及对数相频特性

校正前的开环传递函数为:

G(s)?10

s(s?1)(0.25s?1)MATLAB程序如下:

MATLAB程序如下:

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