北方民族大學(xué)控制系統(tǒng)仿真與設(shè)計(jì)綜合實(shí)訓(xùn)北方民族大學(xué)實(shí)訓(xùn)報告系（部、中心）電氣信息工程學(xué)院姓名學(xué)號專業(yè)自動化班級191同組人員課程名稱控制系統(tǒng)仿真與設(shè)計(jì)綜合實(shí)訓(xùn)實(shí)訓(xùn)題目名稱高速列車傾斜控制系統(tǒng)分析與綜合設(shè)計(jì)起止時間成績指導(dǎo)教師簽名 北方民族大學(xué)教務(wù)處制目錄引言21.1系統(tǒng)說明21.2設(shè)計(jì)指標(biāo)21.3基本要求2校正前系統(tǒng)性能分析32.1穩(wěn)態(tài)性能32.2動態(tài)性能5校準(zhǔn)裝置設(shè)計(jì)63.1控制系統(tǒng)類型分類63.2系統(tǒng)建模63.3頻域法進(jìn)行校正6校正后系統(tǒng)性能分析84.1運(yùn)用matlab進(jìn)行時域仿真84.2運(yùn)用matlab進(jìn)行頻域仿真94.3時域性能結(jié)果10設(shè)計(jì)總結(jié)及心得體會115.1設(shè)計(jì)總結(jié)及心得體會11參考文獻(xiàn)…………12一、引言1.1系統(tǒng)說明高速列車的傾斜控制系統(tǒng)如圖所示，設(shè)計(jì)一個合適的校正網(wǎng)絡(luò)，使系統(tǒng)階躍響應(yīng)超調(diào)量小于5%，調(diào)節(jié)時間小于0.6%（2%準(zhǔn)則），并使系統(tǒng)對斜波輸入響應(yīng)的穩(wěn)態(tài)誤差小于15%。然后，計(jì)算系統(tǒng)的實(shí)際響應(yīng)并檢查試驗(yàn)結(jié)果。圖1控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖1.2設(shè)計(jì)指標(biāo)1、系統(tǒng)對斜波輸入響應(yīng)的穩(wěn)態(tài)誤差小于15%，Kv=6.7；2、系統(tǒng)對階躍輸入的超調(diào)量小于5%；3、按2%準(zhǔn)則調(diào)節(jié)時間ts不超過0.5s。1.3基本要求1、對原系統(tǒng)進(jìn)行穩(wěn)定性分析；2、利用頻率域方法分析系統(tǒng)：（1）作原系統(tǒng)的Bode圖；（2）分析原系統(tǒng)的性能，當(dāng)原系統(tǒng)性能不滿足設(shè)計(jì)要求時，則進(jìn)行系統(tǒng)校正。3、利用頻率域方法綜合系統(tǒng)：（1）畫出串聯(lián)校正結(jié)構(gòu)圖，分析并選擇串聯(lián)校正的類型（微分、積分和微分-積分校正）；（2）確定校正裝置傳遞函數(shù)的參數(shù)；（3）畫出校正后的系統(tǒng)的Bode圖，并校驗(yàn)系統(tǒng)性能；若不滿足，則重新確定校正裝置的參數(shù)。4、實(shí)現(xiàn)校正前、后系統(tǒng)，并得到校正前后系統(tǒng)的階躍響應(yīng)。5、由上述結(jié)果，你可以得出怎樣的結(jié)論。二、校正前系統(tǒng)性能分析2.1穩(wěn)態(tài)性能（1）穩(wěn)定性分析GG特征方程：s勞斯表：s3s2S500×60-1×12s0由于該表第一列沒有符號變化且全部大于0，故該系統(tǒng)穩(wěn)定（2）穩(wěn)態(tài)誤差因給定斜坡輸入響應(yīng)，故r（t）=t，R（t）=1s則Kv=limsess=（3）Bode圖num=[12];den=[1605000];w=logspace(-2,3,100);bode(num,den,w);gridon;title(‘BodeDiagramofG(s)=12/[s(s+10)(s+50)]’)2.2動態(tài)性能Simulink仿真系統(tǒng)框圖和單位階躍響應(yīng)曲線仿真系統(tǒng)框圖單位階躍響應(yīng)三、校準(zhǔn)裝置設(shè)計(jì)3.1控制系統(tǒng)類型分類本實(shí)驗(yàn)采用超前校正超前校正是利用校正裝置的相位超前特性來增加系統(tǒng)的相位穩(wěn)定裕量，利用校正裝置幅頻特性曲線的正斜率段來增加系統(tǒng)的穿越頻率,從而改善系統(tǒng)的平穩(wěn)性和快速性。為了最大限度地利用其相位超前特性來增加系統(tǒng)的相位穩(wěn)定裕量，一般選擇校正裝置的最大超前相角φm。出現(xiàn)在系統(tǒng)新的穿越頻率ωc‘處。

超前校正的特點(diǎn)：增益和型次未改變，穩(wěn)態(tài)精度變化不大，加快了系統(tǒng)的響應(yīng)速度，即改善系統(tǒng)的瞬態(tài)性能。3.2系統(tǒng)建模3.3頻域法進(jìn)行校正基于超前校正裝置的傳遞函數(shù)為Gc則校正后系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為Gc(Gos式中，K=Kcα。調(diào)整增益K，使之滿足對Kv=lims由此可得K=335012=279.16Gk(s)= T=0.15校正環(huán)節(jié)伯德圖：四、校正后系統(tǒng)性能分析4.1運(yùn)用matlab進(jìn)行時域仿真階躍響應(yīng)曲線4.2運(yùn)用matlab進(jìn)行頻域仿真num=[502.53350]den=[0.085.81005000]w=logspace(-2,3,100)bode(num,den,w)gridonBode圖4.3時域性能結(jié)果由系統(tǒng)框圖知；Kv=3350/500=6.7;=1/6.7=14.9%<15%符合題意。2.由階躍信號曲線如圖知；ctp=1.033；Mp=ctp-c(∞)3.當(dāng)?=0.02時，由圖階躍響應(yīng)曲線知t(s)=0.45<0.5符合題目要求五、設(shè)計(jì)總結(jié)及心得體會這次自動控制原理課程設(shè)計(jì)為期一周，而且又趕在期末時期，所以我們在忙著做課程設(shè)計(jì)的同時也在忙著復(fù)習(xí)，所以總的來說是感覺時間十分緊。整個課程設(shè)計(jì)有三個任務(wù)，做系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖、計(jì)算傳遞函數(shù)，選擇參數(shù)，相頻和時域分析，系統(tǒng)校正。每個環(huán)節(jié)都需要我們認(rèn)真做好，不能有一絲馬虎，同時，組員直接也要有合作精神。然后就是校正前后的性能比較。學(xué)會用仿真軟件又是我要掌握的一項(xiàng)。在經(jīng)過學(xué)習(xí)，請教后，我能輕松的畫出自己想要的圖形?？粗罱K的成果，還是覺得受益匪淺的。最后就是文字的排版，這次設(shè)計(jì)排版看著是最輕松的工序，但其實(shí)也一點(diǎn)就不輕松。因?yàn)椴粌H僅我們有很多的文字性東西要敘述，中間還夾雜了很多其他的公式。而公式又必須得用公式編輯器來慢慢的一個一個輸入，公式數(shù)完了，然后又有的簡單圖形需要用電腦畫出來，總的來說，這些都是些仔細(xì)活，需靜下心來慢慢做。說實(shí)話，有時做久了，心了真的很煩躁，但最后看見了自己的勞動成果顯現(xiàn)在自己眼前的時候，先前的那種無賴、毛躁即刻不見，換而取代的是一種小有成就幸福感……總之這次課程設(shè)計(jì)，讓我收獲了很多，不僅僅是熟悉了一下書本知識，更讓我明白了堅(jiān)持、認(rèn)真的重要性。也讓我有機(jī)會將課堂上所學(xué)的理論知識運(yùn)用到實(shí)際中。并通過對知識的綜合利用，進(jìn)行必要的分析，比較。從而進(jìn)一步驗(yàn)證了所學(xué)的理論知識。同時，這次課程設(shè)計(jì)也為我們以后的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。指導(dǎo)我們在以后的學(xué)習(xí)，多動腦的同時，也可以動動手。善于自己去發(fā)現(xiàn)并解決問題。希望在以后的時間里加強(qiáng)自省能力，學(xué)以致用！六、參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn)【1】姜啟源，謝金星，葉俊.數(shù)學(xué)模型(第三版)[M].北京：高等教育出版社，2003.8.【2】孫亮，楊鵬.自動控制原理[M].北京：北京工業(yè)大學(xué)出版社，1999.9.【3】畢云飛，李世平.新概念office2003三合一圖解教程[M].北京：清華大學(xué)出版社，2004.9.