閩南師范大學(xué)課程設(shè)計(jì)課題名稱(chēng)：基于PLC通信方式的變頻器閉環(huán)定位控制系統(tǒng)目錄TOC\o"1-3"\h\u關(guān)鍵詞：三菱PLC，變頻器，定位控制，編碼器 ％≦30％，用頻率法校正裝置。二、設(shè)計(jì)目的通過(guò)課程設(shè)計(jì)，在掌握自動(dòng)控制理論基本原理，一般電學(xué)系統(tǒng)自動(dòng)控制方法的基礎(chǔ)上，用MATLAB實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的仿真與調(diào)試。三、設(shè)計(jì)要求收集和查閱有關(guān)技術(shù)資料，獨(dú)立完成所承擔(dān)的設(shè)計(jì)課題的全部?jī)?nèi)容，初步掌握設(shè)計(jì)原則、設(shè)計(jì)方法、設(shè)計(jì)步驟和設(shè)計(jì)規(guī)范的應(yīng)用；對(duì)工程設(shè)計(jì)方案進(jìn)行選擇和分析；繪制設(shè)計(jì)圖；撰寫(xiě)說(shuō)明書(shū)。具體要求如下：根據(jù)所學(xué)控制理論知識(shí)（頻率法、根軌跡法等）進(jìn)行人工設(shè)計(jì)校正裝置，初步設(shè)計(jì)出校正裝置傳遞函數(shù)形式及參數(shù)；在MATLAB下，用simulink進(jìn)行動(dòng)態(tài)仿真，在計(jì)算機(jī)上對(duì)人工設(shè)計(jì)系統(tǒng)進(jìn)行仿真調(diào)試，使其滿足技術(shù)要求；確定校正裝置的電路形式及電路參數(shù)（選作）；完成設(shè)計(jì)報(bào)告。本課程設(shè)計(jì)以設(shè)計(jì)報(bào)告的形式提交，要求論點(diǎn)清楚，論據(jù)充分，結(jié)構(gòu)合理；分析問(wèn)題有層次。包括設(shè)計(jì)思想，設(shè)計(jì)過(guò)程，圖（曲線），總結(jié)和數(shù)字仿真。設(shè)計(jì)過(guò)程應(yīng)用頻率法校正步驟：根據(jù)所要求的穩(wěn)態(tài)性能指標(biāo)，確定系統(tǒng)滿足穩(wěn)態(tài)性能要求的開(kāi)環(huán)增益K。由題目所給開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)可知這是一個(gè)典型的二階系統(tǒng)，要求系統(tǒng)滿足性能指標(biāo)靜態(tài)誤差系數(shù)KV，因此取KV=8。由公式KV===8可得K=50，Gk(S)=. 則有： 繪制滿足由步驟一確定的K值下系統(tǒng)Bode圖，并求出系統(tǒng)的相角裕量。由步驟二所得的對(duì)數(shù)幅值函數(shù)？，以及相角函數(shù)，轉(zhuǎn)折頻率0.5，可畫(huà)出未校正系統(tǒng)的Bode圖，其漸進(jìn)線如下圖：取點(diǎn)：使得可計(jì)算出未校正系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)剪切頻率==1.414。則對(duì)應(yīng)的相角，可得相角裕度，這說(shuō)明系統(tǒng)的相角裕量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于要求值，系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)會(huì)有嚴(yán)重的振蕩，為達(dá)到所要求的性能指標(biāo)，此設(shè)計(jì)應(yīng)采用串聯(lián)超前校正。確定為使相角裕量達(dá)到要求值，所需增加的超前相角，即式中，為要求的相角裕量；是因?yàn)榭紤]到校正裝置影響剪切頻率的位置而附加的相角裕量：當(dāng)未校正系統(tǒng)中頻段的斜率為-40時(shí)，取=50~150；當(dāng)未校正系統(tǒng)中頻段斜率為-60時(shí)，取50~200。。由未校正系統(tǒng)B可知，此系統(tǒng)的中頻段斜率為-40，因此取0。由題目要求500，我們可取500?？傻?00-200+100=400。4、令超前校正網(wǎng)絡(luò)的最大超前相角，可由下式求出校正裝置的參數(shù)：將=400代入上式可得。在B圖上確定未校正系統(tǒng)幅值為時(shí)的頻率。==求得：≈2.06，該頻率作為校正后系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)剪切頻率，即=。由步驟五求得的確定校正裝置的轉(zhuǎn)折頻率：=0.97≈1=4.4≈4至此可得超前校正裝置的傳遞函數(shù)為：為補(bǔ)償超前校正網(wǎng)絡(luò)造成的幅值衰減，需附加一個(gè)放大器，校正后系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)：=校正后系統(tǒng)的近似對(duì)數(shù)幅值函數(shù)為校正后系統(tǒng)的近似相角函數(shù)為校正后系統(tǒng)的轉(zhuǎn)折頻率為做出校正后的B圖，其漸近線如下：7，檢驗(yàn)系統(tǒng)的性能指標(biāo)是否滿足要求。將步驟五求得的校正后的剪切頻率=2.06帶入校正后系統(tǒng)的相角函數(shù)≈-129.70因此校正后系統(tǒng)的相角裕度為：=1800-129.70=50.30≧500可知校正后系統(tǒng)相角裕量滿足條件。校正后的速度穩(wěn)態(tài)誤差系數(shù)：=4≧4因此校正后系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差系數(shù)也滿足要求。校正后系統(tǒng)的諧振峰值：≈1.3由此可得此系統(tǒng)的超調(diào)量：=0.28=28％≦30％校正后的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)的相角裕量，速度穩(wěn)態(tài)誤差系數(shù)，超調(diào)量均符合題目要求。下面用MATLAB對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)仿真。、校正前系統(tǒng)的圖：>>num=4;>>f1=[1,0];>>f2=[2,1];>>den=conv(f1,f2);>>bode(num,den)校正前的曲線如下：校正后系統(tǒng)圖：>>num=4*[1,1];>>f1=[1,0];>>f2=[2,1];>>f3=[0.25,1];>>den=conv(f1,conv(f2,f3));>>bode(num,den)校正后系統(tǒng)的曲線如下：校正前系統(tǒng)輸入單位階躍后的仿真圖：>>numg=4;>>deng=conv([1,0],[2,1]);>>[num1,den1]=cloop(numg,deng);>>t=0:0.1:20;>>[c1,x1,t]=step(num1,den1,t);>>plot(t,c1,'-');grid校正后輸入階躍響應(yīng)的仿真圖：>>numc=4*[1,1];>>denc=conv([1,0],conv([2,1],[0.25,1]));>>[num2,den2]=cloop(numc,denc);>>t=0:0.1:20;>>[c2,x2,t]=step(num2,den2,t);>>plot(t,c2,'-');注：由上面兩張仿真圖可以看出，校正后的系統(tǒng)與校正前有著明顯的差異，校正后系統(tǒng)的調(diào)整時(shí)間大大縮短，超調(diào)量也明顯減小，并且系統(tǒng)能迅速穩(wěn)定下來(lái)。確定校正裝置的電路形式及電路參數(shù)由常用校正網(wǎng)絡(luò)及特性可知本次校正裝置采用的電路圖如下：此圖的傳遞函數(shù)及參數(shù)確定公式如下：,,,上面求的校正裝置的傳遞函數(shù)為：代入上述公式：取C=1，最終的電路圖如下:自動(dòng)控制課程設(shè)計(jì)體會(huì)：通過(guò)本次自動(dòng)控制理論實(shí)踐課程的設(shè)計(jì)，使我鞏固了原有的理論知識(shí)，培養(yǎng)了我應(yīng)用所學(xué)知識(shí)和技能分析，解決實(shí)際問(wèn)題的能力。使理論和實(shí)際相結(jié)合，更加深入我對(duì)自動(dòng)控制這門(mén)課程的解釋和掌握，尤其是對(duì)B圖頻率分析法