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自动控制原理课程设计:基于负反馈的天线指向控制系统及MATLAB仿真

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简介:
本项目为《自动控制原理》课程设计,旨在开发一套基于负反馈机制的天线指向控制系统,并通过MATLAB进行仿真分析。 (1)当控制器增益 Gc(s)为20时,在MATLAB环境中绘制系统的单位脉冲响应曲线; (2)同样地,当Gc(s)=20时,使用MATLAB工具绘制系统对单位阶跃输入的响应,并计算该响应下的超调量和调节时间; (3)对于控制器增益为 Gc(s) = K 的情况,请利用根轨迹法确定使得系统稳定的K值范围、不稳定的情况以及过阻尼、临界阻尼及欠阻尼条件下的K值区间; (4)当Gc(s)=20时,绘制系统的BODE图,并计算得到幅值裕度和相角裕度及其对应的频率信息; (5)假设系统需要满足斜坡响应稳态误差小于1%,阶跃响应超调量不超过5%以及调节时间短于2秒的要求。设计适当的校正网络以达到这些性能指标,绘制调整后的单位阶跃响应曲线,并对比修改前后系统的幅值裕度、相角裕度及频率的变化情况; (6)当输入R(s)为零时,分析扰动N(s)=1/s对系统输出C(s)的影响。

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客服
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  • 线MATLAB仿
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    本项目为《自动控制原理》课程设计,旨在开发一套基于负反馈机制的天线指向控制系统,并通过MATLAB进行仿真分析。 (1)当控制器增益 Gc(s)为20时,在MATLAB环境中绘制系统的单位脉冲响应曲线; (2)同样地,当Gc(s)=20时,使用MATLAB工具绘制系统对单位阶跃输入的响应,并计算该响应下的超调量和调节时间; (3)对于控制器增益为 Gc(s) = K 的情况,请利用根轨迹法确定使得系统稳定的K值范围、不稳定的情况以及过阻尼、临界阻尼及欠阻尼条件下的K值区间; (4)当Gc(s)=20时,绘制系统的BODE图,并计算得到幅值裕度和相角裕度及其对应的频率信息; (5)假设系统需要满足斜坡响应稳态误差小于1%,阶跃响应超调量不超过5%以及调节时间短于2秒的要求。设计适当的校正网络以达到这些性能指标,绘制调整后的单位阶跃响应曲线,并对比修改前后系统的幅值裕度、相角裕度及频率的变化情况; (6)当输入R(s)为零时,分析扰动N(s)=1/s对系统输出C(s)的影响。
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    本程序运用MATLAB实现控制系统校正与分析,涵盖PID控制等经典策略,并结合自动控制原理进行课程设计,适用于教学和科研。 这段文字描述的是一个用于自动化专业控制系统校正课程设计的Matlab程序。该程序包括了控制系统串联校正功能,并且有完整的绘图以及详细的注释。
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    本课程设计运用MATLAB工具,专注于自动控制领域中的滞后校正控制系统。通过理论分析与实践操作相结合的方式,深入探讨滞后校正技术在改善系统性能方面的应用,旨在培养学生的工程实践能力和创新思维。 自动控制原理课程设计——用MATLAB进行控制系统的滞后校正设计共11页。
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    本项目旨在通过MATLAB开发分数阶负反馈控制系统的设计与仿真程序,探究其在不同参数下的稳定性及性能表现。 这是我之前撰写的一篇关于分数阶负反馈控制系统的文章,原本是为老师的CtrlLAB项目准备的。后来没有使用上,现在拿出来与大家分享一下。这篇文章主要介绍了一个名为fotf的类,用于处理分数阶的内容。有关该主题的简要说明可以参考相关博客内容。 重写后: 这是我之前撰写的一篇关于分数阶负反馈控制系统的文章,原本是为老师的CtrlLAB项目准备的。后来没有使用上,现在拿出来与大家分享一下。这篇文章主要介绍了一个名为fotf的类,用于处理分数阶的内容。
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    本项目为《自动控制原理》课程作业,旨在设计一套应用于小球滑板上的自动化控制系统。通过理论与实践相结合的方法,优化滑板性能,提高系统的稳定性和响应速度。 小球滑板系统的运动控制是控制理论及应用研究中的一个典型问题,它涉及深刻的控制理论基础知识以及广泛的控制器设计技术手段。本次大作业包括源代码、论文、PPT和讲稿。 该系统主要由横梁上的一个小球和驱动转盘构成。随着转盘的转动,横梁的角度会发生变化;小球在重力作用下会在横梁上自由滚动。控制目标是使小球能够稳定地停留在横梁上的任意位置。
  • 浮球液位.doc
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    本文档介绍了基于自动控制理论设计的一种浮球液位控制系统,详细阐述了其工作原理、系统构成及实际应用情况。适合相关专业的学生进行课程设计参考。 自动控制原理浮球液位控制系统课程设计.doc 文件包含了关于如何使用浮球进行液位控制的详细设计方案与分析,是学习自动控制原理的一个重要实践环节。文档中会对浮球液位控制系统的组成、工作原理以及应用场合进行全面介绍,并通过具体案例来展示该系统的设计过程和调试方法。
  • MATLAB仿源码报告(优质).zip
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    本资源包含基于自动控制理论的MATLAB仿真代码和详细实验报告,适用于深入学习控制系统分析与设计。是一份优质的课程设计资料。 该资源为基于自动控制原理的MATLAB仿真源码及报告,是获得导师指导并通过评分高达97分的课程设计项目。此项目适用于课程设计或期末大作业使用,下载后可直接应用无需任何修改,并且保证完整性和运行无误。
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    本项目旨在应用自动控制理论开发高效的温度控制系统,通过对系统模型的设计与优化,实现精准控温,具有广泛的应用前景。 ### 温度控制系统的设计——自动控制原理课程设计 #### 一、设计背景与目标 本课程设计主要针对温度控制系统的自动控制原理展开研究。通过分析一个特定温箱的开环传递函数,完成以下任务: 1. **绘制伯德图和奈奎斯特图**:使用Matlab软件绘制该系统的伯德图(包括对数幅频特性图和对数相频特性图)以及奈奎斯特图,并计算相角裕度和幅值裕度。 2. **设计滞后校正装置**:设计一种滞后校正装置,使得系统相角裕度增加15°。 3. **仿真与验证**:利用Matlab对校正后的系统进行仿真,绘制阶跃响应曲线。 #### 二、传递函数分析 根据题目中的初始条件,温箱的开环传递函数由比例环节、积分环节、惯性环节和延迟环节组成。接下来我们分别对其进行详细分析: ##### 2.1 比例环节 比例环节的传递函数为 \(G(s) = 1\)。这意味着无论输入信号如何变化,输出都会保持不变。在频率域中,比例环节的频率特性也为常数,即 \( G(j\omega) = 1 \)。因此其幅频特性为 \(A(\omega)=|G(j\omega)|=1\) ,相频特性为 \(angle(G(j\omega))=0^\circ\)。 ##### 2.2 积分环节 积分环节的传递函数为 \( G(s) = \frac{1}{s} \)。其频率特性为 \( G(j\omega) = \frac{1}{j\omega} = e^{-j90^\circ}\omega \),因此幅频特性为 \(A(\omega)=|G(j\omega)|=\frac{1}{|\omega|}=1/\omega\),相频特性为 \(angle(G(j\omega))=-90^\circ\)。对数幅频特性为 \(L(\omega) = 20log_{10} \left( \frac{1}{|\omega|}\right)= -20log_{10}(|\omega|)\)。 ##### 2.3 惯性环节 惯性环节的传递函数为 \(G(s) = \frac{1}{4s + 1}\),频率特性为 \( G(j\omega) = \frac{1}{j4\omega+1} \)。其幅频特性为 \(A(\omega)=|G(j\omega)|=\frac{1}{\sqrt{(4\omega)^2+1}}\),相频特性为 \(angle(G(j\omega))=-arctan(4\omega)\)。 ##### 2.4 延迟环节 延迟环节的传递函数为 \( G(s) = e^{-3s} \),频率特性为 \(G(j\omega)=e^{-j3\omega}\)。幅频特性为\(A(\omega)=1\),相频特性为 \(angle(G(j\omega))=-3\omega\)(弧度制)。延迟环节仅影响系统的相位而不改变其幅度。 ##### 2.5 开环传递函数综合分析 开环传递函数为 \(G(s) = \frac{1}{s(4s + 1)}e^{-3s}\),结合各部分的特性,可以得到系统总体幅频特性\(A(\omega)=\frac{1}{|\omega|·\sqrt{(4\omega)^2+1}}\),相位特性 \(angle(G(j\omega))=-90^\circ-arctan(4\omega)-3ω\)。 #### 三、绘制伯德图和奈奎斯特图 使用Matlab软件进行以下操作: - 绘制系统的伯德图(包括对数幅频特性和相位特性); - 计算并确定系统当前的相角裕度和幅值裕度; - 分析图表,为后续设计滞后校正装置提供依据。 #### 四、设计滞后校正装置 为了使系统相角裕度增加15°,需要添加适当的滞后校正环节。具体来说,通过调整新加入系统的频率响应特性来改变原传递函数的零点和极点位置,从而达到所需的效果。 #### 五、仿真与验证 使用Matlab对设计完成后的系统进行阶跃输入下的动态性能测试,并绘制相应的阶跃响应曲线以检验滞后校正装置的有效性。 通过上述步骤的设计与分析过程,不仅可以深入理解不同环节特性及其对整个控制系统的影响机制,还能掌握利用软件工具(如MATLAB)来优化和验证控制系统的实际应用能力。