2023年全國碩士研究生考試考研英語一試題真題(含答案詳解+作文范文)_第1頁
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文檔簡介

1、<p><b>  一.問題描述</b></p><p>  已知單位反饋控制系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為:</p><p>  設(shè)計滯后校正裝置,使校正后系統(tǒng)滿足:</p><p> ?。耍?00 ,=5 , %40%</p><p><b>  設(shè)計過程和步驟</b></p>&

2、lt;p>  1、根據(jù)給定靜態(tài)誤差系數(shù)的要求,確定系統(tǒng)的開環(huán)增益K;</p><p><b>  解:</b></p><p><b>  則 K=100</b></p><p>  2、根據(jù)確定的K值,畫出未校正系統(tǒng)的伯德圖,并給出相應的相位裕量和增益裕度。</p><p>  增益調(diào)整后系

3、統(tǒng)的開環(huán)頻率特性為: =</p><p>  在MATLAB命令窗口鍵入以下命令即得未校正系統(tǒng)的伯德圖:</p><p>  G0=zpk([ ],[0 -10 -100],100000);</p><p><b>  bode(G0)</b></p><p><b>  hold on</b>&l

4、t;/p><p>  margin(G0)</p><p>  未校正系統(tǒng)的伯德圖如圖1所示。 </p><p>  圖1 未校正系統(tǒng)的伯德圖</p><p>  鍵入以下命令得未校正系統(tǒng)的相位裕量:</p><p>  [Gm,Pm,Wcg,Wcp]=margin(G0)</p><p>  G

5、m =1.1000</p><p>  Pm =1.5763</p><p>  Wcg =31.6228</p><p>  Wcp = 30.1454</p><p><b>  Pm==</b></p><p>  3、由以上可知相位裕量不滿足要求,則在對對數(shù)相頻特性曲線上找這樣一個頻率點,

6、要求在該頻率處的開環(huán)頻率特性的相角為以這一頻率作為校正后系統(tǒng)的剪切頻率式中 為系統(tǒng)所要求的相位裕量,是考慮到因遲后網(wǎng)絡(luò)的引入,在剪切頻率處產(chǎn)生的相位遲后量,一般取。</p><p>  解:根據(jù)高階系統(tǒng)頻域指標與時域指標的關(guān)系:</p><p><b>  諧振峰值: </b></p><p><b>  超調(diào)量: </b&g

7、t;</p><p>  根據(jù)題目要求取的極限值即=40%,則求得=1.6.由此可求得=38.68.取,再由可以算得=-126.32在該點處的相 頻所對應的頻率=6.395滿足要求。</p><p>  4、設(shè)未校正系統(tǒng)在c處的幅值等于20lg,據(jù)此確定遲后網(wǎng)絡(luò)的值。</p><p>  解:從未校正系統(tǒng)的Bode圖可知:M()=22.5,則22.5=20 l

8、g,由此求得=13.34.</p><p>  5、選擇遲后校正網(wǎng)絡(luò)的轉(zhuǎn)折頻率,則另一個轉(zhuǎn)折頻率為。</p><p>  解:=6.39,則。取=1.2,從而得出T=0.83.</p><p><b>  =0.09。</b></p><p>  6、畫出校正后系統(tǒng)的伯德圖,并校核相位裕量。如果不滿足要求,則可通過改變T

9、值重新設(shè)計遲后校正網(wǎng)絡(luò)。</p><p>  解:遲后校正網(wǎng)絡(luò)的傳遞函數(shù)為:</p><p>  校正后系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為: </p><p><b>  === </b></p><p>  校正后系統(tǒng)的Bode圖如圖2所示。</p><p>  圖2 校正后系統(tǒng)的Bode圖</p>

10、;<p>  由圖可得()=-136°,=180°+(),由此可得=44°, =1.44, =33.6%.故滿足題目要求</p><p>  圖3 校正前后Bode圖對比</p><p>  通過對比,我們可更加清楚的理解滯后校正對系統(tǒng)的影響:</p><p>  三. 軟件仿真實驗</p><p

11、><b>  1、M文件仿真</b></p><p>  G0=zpk([ ],[0 -10 -100],100000);</p><p>  sys=feedback(G0,1);</p><p><b>  step(sys)</b></p><p>  校正前系統(tǒng)單位階躍響應圖如圖4所示

12、。 </p><p>  圖4 校正前系統(tǒng)單位階躍響應圖 </p><p>  校后前系統(tǒng)單位階躍響應圖如圖5所示。 </p><p>  圖5 校正前系統(tǒng)單位階躍響應圖 </p><p>  2、在simulink環(huán)境下搭建仿真模型進行仿真,可得如下結(jié)果:</p><p>  在simulink環(huán)境下搭建仿真模型

13、進行仿真圖如圖7所示。</p><p>  圖6 在simulink環(huán)境下搭建仿真模型進行仿真圖</p><p>  圖6 在simulink環(huán)境下搭建仿真模型進行仿真圖</p><p>  由仿真圖可以看出:系統(tǒng)在未校正前其單位階躍響應為衰減振蕩并且表現(xiàn)出非常大的超調(diào),接近100%;經(jīng)過超前校正后系統(tǒng)單位階躍響應的超調(diào)量大大減小,小于 30%,并且所需調(diào)整

14、時間較短,基本符合設(shè)計要求。</p><p><b>  硬件物理實驗</b></p><p>  硬件物理實驗連接圖如圖8所示。 </p><p>  . 圖8 硬件物理實驗連接圖</p><p>  . 圖8 硬件物理實驗連接圖</p><p><b>  實驗結(jié)果圖:<

15、;/b></p><p>  結(jié)果分析說明:這個得自己寫</p><p><b>  思考題</b></p><p>  滯后校正對改善系統(tǒng)性能有什么作用?什么情況下不宜采用超前校正?</p><p>  答;(一)當控制系統(tǒng)具有良好的動態(tài)性能,而穩(wěn)態(tài)誤差較大時,通過對系統(tǒng)進行滯后校正,使系統(tǒng)既能保持原有的動態(tài)性能

16、,又是系統(tǒng)的開環(huán)增益有較大幅度的增加,以滿足穩(wěn)態(tài)精度的要求。(二)當需要提高系統(tǒng)的動性能時,可采用串聯(lián)超前校正,但是當未校正系統(tǒng)的相頻特性曲線在剪切頻率附近極劇下降,即使超前網(wǎng)絡(luò)的a值取得很小,系統(tǒng)的相角裕量仍不能達到要求,而且校正后系統(tǒng)的剪切頻率比未校正的剪切頻率高且可能超出指標的要求,致使超前校正無法滿足要求,此時可以采用串聯(lián)滯后校正。 </p><p>  二、有否其他形式的校正方案?</p>

17、<p>  答: 還有超前校正,滯后—超前校正,反饋校正和復合校正等幾種校正方案。</p><p>  三、分析校正前后系統(tǒng)的階躍響應曲線和Bode圖,說明校正裝置對改善系統(tǒng)性能的作用。</p><p>  答:校正前系統(tǒng)階躍響應的超調(diào)很大 ,相角裕量很小;校正后系統(tǒng)階躍響應的超調(diào)大大減小,響應速度加快,相角裕量增大。</p><p>  滯后校正的原

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