转子绕线机控制系统滞后校正设计与MATLAB仿真

"该资源是武汉理工大学《自动控制原理》课程设计说明书，主要探讨了转子绕线机控制系统的滞后校正设计。学生需要利用MATLAB进行一系列分析和设计任务，包括绘制伯德图，确定相位滞后校正网络，画出根轨迹，进行仿真分析并比较校正前后的性能，同时撰写详细的课程设计报告。" 在自动控制领域，转子绕线机控制系统是一个典型的工业过程控制对象，其稳定性和精度直接影响生产效率和产品质量。在本设计任务中，首要目标是理解转子绕线机控制系统的动态特性，并掌握如何通过滞后校正来改善系统的性能。 初始条件指出，系统的开环传递函数为 \( G(s) = \frac{K}{(s+5)(s+15)} \)，并且要求静态速度误差系数 \( K_v \) 为 10s，相位裕度至少为 60°。相位裕度是衡量系统稳定性的重要指标，它反映了系统在接近临界稳定时的相位超前或滞后情况，对于保证系统稳定性和快速响应至关重要。 设计任务分为五个部分： 1. 使用MATLAB绘制满足初始条件的最小K值的系统伯德图，伯德图是分析系统频率响应的工具，可以直观展示系统的增益和相位特性，从而计算出幅值裕度和相位裕度。 2. 在前向通路中插入一个相位滞后网络以增加系统的相位裕度。相位滞后校正是通过引入额外的相位延迟来改善系统的稳定性和响应速度。 3. 绘制未校正和已校正系统的根轨迹，根轨迹法是一种分析闭环系统稳定性直观方法，能直观看出校正对系统根的移动影响。 4. 对校正前后的系统进行MATLAB仿真，画出阶跃响应曲线，计算时域性能指标，如上升时间、超调量、稳态误差等，以评估系统动态性能的改善。 5. 最后，学生需详细记录设计过程，列出MATLAB代码和输出结果，撰写一份符合教务处标准的设计说明书。 这个课程设计旨在通过实践操作，提升学生对控制系统理论的理解，增强MATLAB软件应用技能，并训练其解决实际工程问题的能力。在整个过程中，学生将深入学习到控制系统的设计与优化方法，特别是在处理系统滞后问题上的策略，这对未来从事自动化及相关领域的研究和工作具有重要意义。