根轨迹法校正控制系统的课程设计报告

"控制系统的根轨迹法校正课程设计，主要涉及自动控制原理，课程设计内容包括使用根轨迹法对一个具有位置、转速与电流多环结构的小功率随动系统进行校正。设计者需设计一个位置调节器Wc(s)，确保系统满足特定的动态性能指标，并通过SISOTOOL工具进行校正方案的设计和参数调整。任务还包括编程绘制系统的阶跃响应曲线，计算动态性能指标，并编写设计报告。" 在自动控制原理中，根轨迹法是一种分析和设计控制系统的重要方法，它通过对开环传递函数的根轨迹进行分析，来预测闭环系统的动态行为。在这个课程设计中，学生需要理解并应用根轨迹法来解决实际问题。 首先，设计者需要了解系统的现有结构和传递函数。例如，相敏整流与滤波环节的传递函数W1(s)、转速环的闭环传递函数W2(s)以及减速器的传递函数W3(s)。这些函数的参数已经给出，可以用来构建整个系统的数学模型。 接着，设计者需要根据给定的性能指标来设计位置调节器Wc(s)。性能指标通常包括稳态误差、超调量和调节时间。在这个例子中，系统应能在单位速度输入信号作用下，使误差不超过0.01°，且超调量不超过30%，调节时间不超过0.3s。 为了达到这些性能指标，学生需要利用MATLAB中的SISOTOOL，这是一个用于控制系统设计和分析的工具箱。SISOTOOL可以帮助设计者通过交互式的图形界面来设计控制器，比如PID控制器，通过调整控制器参数，使得根轨迹满足设定的边界条件，从而改善系统性能。 在设计过程中，学生需要编程绘制原系统的单位阶跃响应曲线，这有助于直观地了解系统未校正前的动态特性。然后，通过调整控制器参数，再次绘制校正后的阶跃响应曲线，并比较两者的差异，以验证校正的有效性。同时，需要计算校正前后系统的动态响应指标，如上升时间、超调量、调节时间和稳定度等，确保它们满足设计要求。 最后，设计者需整理所有的工作成果，包括设计过程、计算结果、程序代码以及系统响应曲线，形成一份完整的设计报告提交。这不仅是对学生技术能力的展示，也是对理论知识和实践技能结合的检验。 这个课程设计涵盖了根轨迹法的理论应用、控制器设计、系统性能分析以及实际问题的解决，对于深化理解和掌握自动控制原理有极大的帮助。通过这个项目，学生能够锻炼到控制系统的分析、设计和优化能力，为今后的实际工作奠定坚实的基础。