用频率法对系统进行串联滞后校正的一般步骤
h(dB ) = −20 lg Go ( jω g ) = −30dB
例6-3 未校正系统开环传递函数为 G0 ( s ) =
用频率法对系统进行串联滞后校正的一般步骤 根据稳态误差或静态误差系数的要求，确定开环增益 。 根据稳态误差或静态误差系数的要求，确定开环增益K。 确定开环增益K后 画出未校正系统的波特图， 确定开环增益 后，画出未校正系统的波特图， 并计算未校正系统的截止频率 ωc 0、相角裕度 γ c 0
求 b 与T 。 方法一：已知 wc ，求 b 与 T 。 方法二： 已知 γ c ， 未知 wc ， b 与 T 。 求 计算 wc ，
Kv
表明未校正 系统不稳定 看下图
-20dB/dec
100
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
-40dB/dec
ωc 0 = 12.6rad / s
50
-60dB/dec
0dB
0
-50
-100 -2 10
10
-1
10
0
2
6
10
1
10
2
-50 -100 -150
γ 0 = −55.5°
−180°
-200 -250 -300 -2 10
K G (s) = s (0.1s + 1)(0.2s + 1)
若要求校正后的静态速度误差系数等于30/s，相角裕度40度， ，相角裕度 度 若要求校正后的静态速度误差系数等于 幅值裕度不小于10dB，截止频率不小于 幅值裕度不小于 ，截止频率不小于2.3rad/s，试设计串联 ， 校正装置。 校正装置。 解：1首先确定开环增益K: K v = lim sG( s) = K = 30 首先确定开环增益
1 = 0.1ωc 再由 bT
得: b=0.09 得:
1 T= = 41.1s 0.1ωc b
bT=3.7s
则滞后网络的传递函数: 则滞后网络的传递函数
Gc ( s ) =
1 + bTs 1 + 3 .7 s = 1 + Ts 1 + 41s
(b − 1)T ωc ϕc (ωc ) = arctg = −5.21° 2 1 + b(T ωc )
1 b= 计算出 200
1 ωc = bT 10
1 1 s ( s + 1)( s + 1) 设计校正装置，使系统满足下列性能指标： 设计校正装置，使系统满足下列性能指标： 6 2
1使 K v ≥ 180 2相位裕度为 45° ± 3° 3幅值裕度不低于10dB；4过渡过程调节时间不超过 幅值裕度不低于 ； 过渡过程调节时间不超过3s 解：1确定开环增益 K = K v = 180 2作为校正系统对数幅频特性渐近曲线，如图6-21所示 作为校正系统对数幅频特性渐近曲线，如图 所示 ω 由图得未校正系统截止频率 c 0 = 12.6rad / s
γ 0 = −55.5°
−180-200 °
-300 -2 10 10
-1
10
0
10
1
10
2
−20 lg a + L0 (ωc ) + 20 lg Tbωc = 0
− 20 lg a + L0 (ω c ) + 20 lg Tb ω c = 0
求出a值 求出 值
可由未校正系统对数幅频特性的-20dB/dec延长线在 ω c 延长线在 可由未校正系统对数幅频特性的 处的数值确定。 处的数值确定。 5根据相角裕度要求，估算校正网络滞后部分的转折频率ω a 根据相角裕度要求， 6校验已校正系统开环系统的各项性能指标。 校验已校正系统开环系统的各项性能指标。
图6-21
10
-1
10
0
10
1
10
2
3分析为何要采用滞后超前校正？ 分析为何要采用滞后超前校正？ 如果采用串联超前校正,要将未校正系统的相位裕度从− 55° → 45° 如果采用串联超前校正 要将未校正系统的相位裕度从 至少选用两级串联超前网络。显然，校正后系统的截止频率 至少选用两级串联超前网络。显然，校正后系统的截止频率 将过大，可能超过25rad/s。利用 将过大，可能超过 。
校正后的相位穿越频率 ω′ = 6.8rad/ s g 幅值裕度 h(dB ) = −20 lg Gc ( jω ′ )Go ( jω ′ ) = 10.5dB > 10dB g g
ωc = 2.7 rad / s
100 50
γ (ωc ) = 90° − arctg (0.1ωc ) − arctg (0.2ωc )
s →0
2画出未校正系统的对数幅频渐近特性曲线,或计算未校正系 画出未校正系统的对数幅频渐近特性曲线 或计算未校正系 统的截止频率和相裕度。 统的截止频率和相裕度。
由图可得 ωc 0 = 12rad / s
ωc 0 = 12rad / s
100 50 0
γ = −27 °
说明未校正系统 不稳定， 不稳定，且截止 -50 频率远大于要求 -100 -2 值。在这种情况 10 下，采用串联超 前校正是无效的。 前校正是无效的。 -50 也可计算： 也可计算：
) ( T a s + 1 )( T b s + 1 ) ωa ωb G c (s) = = Tb s s (1 + )( 1 + ) ( aT a s + 1 )( s + 1) ωa aω b a a
(1 +
s
)( 1 +
s
−20 log a
串联滞后-超前校正的设计步骤如下： 串联滞后 超前校正的设计步骤如下： 超前校正的设计步骤如下
-40dB/dec
ωc 0 = 12.6rad / s
-40dB/dec -20dB/dec 0dB/dec -20dB/dec
10
0
h = −30dB
h′′ = 27 dB -60dB/dec
0dB
0
-50
-100 -2 10
10
-1
2 3.5 6
10
1
10
2
100
0
-100
γ c = 45.5°
Mr = 1 = 2 sin γ
K = 2 + 1.5( M r − 1) + 2.5( M r − 1) = 3.05
2
ts =
Kπ
ωc
= 0.38s
，比要求的指标提高了近10倍。 比要求的指标提高了近 倍
还有几个原因： 系统带宽过大，造成输出噪声电平过高； 还有几个原因： 系统带宽过大，造成输出噪声电平过高； 需要附加前置放大器，从而使系统结构复杂化。 需要附加前置放大器，从而使系统结构复杂化。
30
10
0
10
1
10
2
γ 0 = 180 ° − 90 ° − arctg ω c 0 × 0.1 − arctg ω c 0 × 0.2
= 90 ° − 50 . 19 ° − 67 . 38 ° = − 27 . 6 °
由给定的相位裕量值 γ c 计算校正后新的截止频率 ωc
γ c = γ (ωc ) − ε
④计算校正前系统在 ω c 处的幅值 L 0 ( ω c ) 30 L0 (ωc ) = 20 lg = 21dB 2 2 ωc (0.1ωc ) + 1 × (0.2ωc ) + 1 计算网络参数b、 。 ⑤根据所确定的 ω c 计算网络参数 、T。 由 20 lg b + L0 (ωc ) = 0
未校正前的相位穿越频率
ωg
ϕ (ω g ) = −180°
满足要 求
ϕ (ω g ) = 90° − arctg (0.1ω g ) − arctg (0.2ω g ) = −180°
arctg 0.1ω g + 0.2ω g 1 − 0.1ω g × 0.2ω g =∞
1 − 0.1ω g × 0.2ω g = 0 , ω g = 7.07 rad / s
γ 0 (ωc ) = γ + ε = 40° + 6° = 46°
是用于补偿因滞后校正装置的引入， 是用于补偿因滞后校正装置的引入，使系统截止频率减小 而造成相角增加。 而造成相角增加。
ε
由 : γ 0 (ωc ) = 180 − 90° − arctg (0.1ωc ) − arctg (0.2ωc ) = 46° 0.1ωc + 0.2ωcc 得 : arctg = 44°, 解得 : ωc = 2.7 1 − 0.1ωcc × 0.2ωc
50° − 46.5°
21dB
0 -50 -100 -2 10 0
G0
Gc
10
-1
10
0
10
1
Gc G0
10
2
-100
-200
-300 -2 10
10
-1
10
0
10
1
10
2
2.6.5
串联滞后串联滞后-超前校正
这种校正方法兼有滞后校正和超前校正的优点， 这种校正方法兼有滞后校正和超前校正的优点，即已校 正系统响应速度快，超调量小，抑制高频噪声的性能也较好。 正系统响应速度快，超调量小，抑制高频噪声的性能也较好。 当未校正系统不稳定， 当未校正系统不稳定，且对校正后的系统的动态和静态性能 响应速度、相位裕度和稳态误差)均有较高要求时，显然， (响应速度、相位裕度和稳态误差)均有较高要求时，显然， 仅采用上述超前校正或滞后校正，均难以达到预期的校正效 仅采用上述超前校正或滞后校正， 此时宜采用串联滞后-超前校正。 果。此时宜采用串联滞后-超前校正。 串联滞后-超前校正， 串联滞后-超前校正，实质上综合应用了滞后和超前校 正各自的特点， 正各自的特点，即利用校正装置的超前部分来增大系统的相 位裕度，以改善其动态性能； 位裕度，以改善其动态性能；利用它的滞后部分来改善系统 的静态性能，两者分工明确，相辅相成。 的静态性能，两者分工明确，相辅相成。
串联滞后校正
2l0gc0.2 2c0 0.5c0
c5.8(5 ra/sd)
相角裕量
1 9 8 t0 0 1 a ( 0 . 2 5 n . 8 ) t5 1 a ( 0 . 5 5 n . 8 ) 3 5 . 6 0
由 (g ) 9 t 0 a 1 ( 0 .2 n g ) t a 1 ( 0 .5 n g ) 1 80
对同一系统超前校正系统的频带宽度一般总大于滞后 校正系统，因此，如果要求校正后的系统具有宽的频 带和良好的瞬态响应，则采用超前校正。当噪声电平 较高时，显然频带越宽的系统抗噪声干扰的能力也越 差。对于这种情况，宜对系统采用滞后校正。
超前校正需要增加一个附加的放大器，以补偿超前 校正网络对系统增益的衰减。
滞后校正虽然能改善系统的静态精度，但它促使系 统的频带变窄，瞬态响应速度变慢。如果要求校正 后的系统既有快速的瞬态响应，又有高的静态精度， 则应采用滞后-超前校正。
根据要求的相位裕量值 ，确定校正后系统的开环截
止频率 c ，此时原系统的相角为
(" c)18 0 "
ε是用于补偿滞后校正网络在校正后系统开环截止频率 处的相角滞后量。通常取ε=5°~12°。
确定滞后网络参数b。
L 0(c )2l0g b
求出b
在校正后系统的开环截止频率处原系统的幅值与校正 装置的幅值大小相等、符号相反。
或
Im G0(j)0
可求得 g3.1(6ra/d s)
幅值裕量 h2l0g g0.2 2g0 0.5g1(2 d)B
未校正系统不稳定，无法满足性能指标要求。
选择原系统相角为( " c) 1 8 3 0 5 1 2 1 3 时 3
用频率法对系统进行串联滞后校正的一般步骤
100 50
0dB 0
-50 -100
10-2
100 0
-100
180
-200 -300
-2
10
-20dB/dec
-40dB/dec c0 12.6rad / s
-60dB/dec
10-1
2 100
6 101
102
0 55.5
-1
0
1
2
10
10
10
10
Mr
1
sin
2
K 2 1.5(M r 1) 2.5(M r 1)2 3.05
j )
6
a
100
c
180 arctg c a
90 arctg c
6
arctg 50c a
arctg c
100
接上页
c
180 arctg c a
90 arctg c
6
arctg 50c a
arctg c
100
57.7 arctg 3.5 arctg 175
a
a
a 0.78rad / s
这种校正方法兼有滞后校正和超前校正的优点，即已校正 系统响应速度快，超调量小，抑制高频噪声的性能也较好。 当未校正系统不稳定，且对校正后的系统的动态和静态性能 (响应速度、相位裕度和稳态误差)均有较高要求时，显然， 仅采用上述超前校正或滞后校正，均难以达到预期的校正效 果。此时宜采用串联滞后-超前校正。
这种选法可以降低已校正系统的阶次，且可保证中频区斜率 为-20dB/dec，并占据较宽的频带。
(1 s )(1 s )
Gc (s)
(Ta s 1)(Tb s 1)
(aTa s
自动控制原理--基于频率特性法的串联超前校正
超前校正一般虽能较有效地改善动态性能，但未校正系统 的相频特性在截止频率附近急剧下降时，若用单级超前校 正网络去校正，收效不大。因为校正后系统的截止频率向 高频段移动。在新的截止频率处，由于未校正系统的相角 滞后量过大，因而用单级的超前校正网络难于获得较大的 相位裕量。
前 180 90 tan1(0.8 3.54) 19.4
计算超前网络参数α和T：方法一 选取校正后系统的开环截止频率
G(s) K s(0.8s 1)
m c 5rad / s
在校正后系统的开环截止频率处原系统的幅值与校正 装置的幅值大小相等、符号相反
Lo (c)
20
lg
10
c 0.8c
开环对数渐进幅频特性如伯特图中红线所示。校正后系 统的相位裕量为
" 180 90 tan1 4 tan1 2 tan1 0.5 50.9
满足系统的性能指标要求。
基于上述分析，可知串联超前校正有如下特点：
这种校正主要对未校正系统中频段进行校正，使校正后中 频段幅值的斜率为-20dB/dec，且有足够大的相位裕量。
根据对截止频率 c的要求，计算超前网络参数α和T；
关键是选择最大超前角频率等于要求的系统截止频率，即
m c 以保证系统的响应速度，并充分利用相角超前特性。显然，
m c成立的条件是 Lo (c) 10 lg
而
m
T
1
求出T
求出α
画出校正后系统的波特图并验证已校正系统的相角裕度。
用频率法对系统进行串联超前校正的一般步骤可归纳为：
控制工程基础第五章——校正
三 系统常用校正方法（2）
前馈校正 （复合控制）
对输入的
对扰动的
系统校正的基本思路
系统的设计问题通常归结为适当地设计串 联或反馈校正装置。究竟是选择串联校正还是 反馈校正，这取决于系统中信号的性质、系统 中各点功率的大小、可供采用的元件、设计者 的经验以及经济条件等等。
一般来说，串联校正可能比反馈校正简单， 但是串联校正常需要附加放大器和（或）提供隔离。 串联校正装置通常安装在前向通道中能量最低的地方。 反馈校正需要的元件数目比串联校正少，因为反馈校 正时，信号是从能量较高的点传向能量较低的点，不 需要附加放大器。
显然不满足要求。
令 20lgG(j0)0 或 G0(j0) 1 可求得ω0，再求得γ。
☆ 超前校正设计的伯德图
☆ 超前校正设计⑵
☆ 超前校正设计⑶
⒊确定超前校正装置的最大超前相位角
m4 52 75 23
⒋确定校正装置的传递函数
①确定参数α ②确定ωm
1 1 s sii n n m m1 1 s sii2 2n n 3 32.28
PID 传递 函数
G c(s)U E ((s s))K PK I1 sK D s
Gc(s)KP(1T1IsTDs)
KP——比例系数；TI——积分时间常数； TD——微分时间常数
二 PID控制器各环节的作用
比例环节 积分环节 微分环节
即时成比例地反映控制系统的偏差 信号，偏差一旦产生，控制器立即产 生控制作用，以减少偏差。
为了充分利用超前装置的最大超前相位角，一般取校正后系统的
开环截止频率为 0 m 。故有 Lc(m)L(0 ' )0d B
于是可求得校正装置在ωm处的幅值为
2 lG 0 g c (jm ) 1 l0 g 1 l2 0 g .2 3 8 .5 d8 B最后得校正装置
几种常用的串联校正装置及校正方法
⼏种常⽤的串联校正装置及校正⽅法⼏种常⽤的串联校正装置及校正⽅法⼀、相位超前校正装置1．电路2.传递函数3.频率特性⼆、校正原理⽤频率法对系统进⾏超前校正的基本原理，是利⽤超前校正⽹络的相位超前特性来增⼤系统的相位裕量，以达到改善系统瞬态响应的⽬的。
为此，要求校正⽹络最⼤的相位超前⾓出现在系统的截⽌频率（剪切频率）处。
由于RC组成的超前⽹络具有衰减特性，因此，应采⽤带放⼤器的⽆源⽹络电路，或采⽤运算放⼤器组成的有源⽹络。
⼀般要求校正后系统的开环频率特性具有如下特点：①低频段的增益充分⼤，满⾜稳态精度的要求；②中频段的幅频特性的斜率为-20dB/dec,并具有较宽的频带，这⼀要求是为了系统具有满意的动态性能；③⾼频段要求幅值迅速衰减，以较少噪声的影响。
三、校正⽅法⽅法多种，常采⽤试探法。
总体来说，试探法步骤可归纳为：1.根据稳态误差的要求，确定开环增益K。
2.根据所确定的开环增益K，画出未校正系统的博特图，量出(或计算)未校正系统的相位裕度。
若不满⾜要求，转第3步。
3.由给定的相位裕度值，计算超前校正装置应提供的相位超前量(适当增加⼀余量值)。
4.选择校正装置的最⼤超前⾓频率等于要求的系统截⽌频率，计算超前⽹络参数a和T；若有截⽌频率的要求，则依该频率计算超前⽹络参数a和T。
5.验证已校正系统的相位裕度；若不满⾜要求，再回转第3步。
例某单位反馈系统的开环传递函数如下设计⼀个超前校正装置，使校正后系统的静态速度误差系数Kv＝20s-1，相位裕度为γ≥50°。
解：根据对静态速度误差系数的要求，确定系统的开环增益K。
绘制未校正系统的伯特图，如图中的蓝线所⽰。
由该图可知未校正系统的相位裕度为γ＝17°根据相位裕度的要求确定超前校正⽹络的相位超前⾓由P133页，式(6-5)超前校正装置在w m处的幅值为在为校正系统的开环对数幅值为-6.2dB 对应的频率，这⼀频率就作为是校正后系统的截⽌频率。
温度控制系统滞后校正环节设计
1 无源滞后校正的原理1.1设计原理所谓校正，就是在系统中加入一些其参数可以根据需要而改变的机构或装置，使系统整个特性发生变化，从而满足给定的各项性能指标。
系统校正的常用方法是附加校正装置。
按校正装置在系统中的位置不同，系统校正分为串联校正、反馈校正和复合校正。
按校正装置的特性不同，又可分为PID 校正、超前校正、滞后校正和滞后-超前校正。
这里我们主要讨论串联校正。
一般来说，串联校正设计比反馈校正设计简单，也比较容易对信号进行各种必要的形式变化。
在直流控制系统中，由于传递直流电压信号，适于采用串联校正;在交流载波控制系统中，如果采用串联校正，一般应接在解调器和滤波器之后，否则由于参数变化和载频漂移，校正装置的工作稳定性很差。
串联超前校正是利用超前网络或PD 控制器进行串联校正的基本原理，是利用超前网络或PD 控制器的相角超前特性实现的，使开环系统截止频率增大，从而闭环系统带宽也增大，使响应速度加快。
1.2 无源滞后网络校正的原理无源滞后网路电路图如下。
1R图1-1无源滞后网络电路图如果信号源的内部阻抗为零，负载阻抗为无穷大，则滞后网络的传递函数为T s T s Ts Ts s U s U s G c 1111)()()(12++⋅=++==ααα分度系数时间常数在设计中力求避免最大滞后角发生在已校系统开环截止频率''c ω附近。
如图1-2所示，选择滞后网络参数时，通常使网络的交接频率Tα1远小于''c ω一般取=T α1''c ω/10图1-2校正装置的波德图当它与由于滞后校正网络具有低通滤波器的特性，因而系统的不可变部分串联相连时，会使系统开环频率特性的中频和高频段增益降低和截止频率减小，从而有可能使系统获得足够大的相位裕度，它不影响频率特性的低频段。
由此可见，滞后校正在一定的条件下，也能使系统同时满足动态和静态的要求。
1.3 设计步骤所研究的系统为最小相位单位反馈系统，则采用频域法设计串联无源滞后网络的步骤如下：C R R T R R R )(121212+=<+=α1） 根据稳态误差要求，确定开环增益K 。
自动控制原理线性系统串联校正实验报告五..
武汉工程大学实验报告专业 电气自动化 班号 指导教师 姓名 同组者 无实验名称 线性系统串联校正实验日期 第 五 次实验 一、 实验目的1．熟练掌握用MATLAB 语句绘制频域曲线。
2．掌握控制系统频域范围内的分析校正方法。
3．掌握用频率特性法进行串联校正设计的思路和步骤。
二、 实验内容1．某单位负反馈控制系统的开环传递函数为)1()(+=s s Ks G ，试设计一超前校正装置，使校正后系统的静态速度误差系数120-=s K v ，相位裕量050=γ，增益裕量dB K g 10lg 20=。
解：取20=K ，求原系统的相角裕度。
num0=20; den0=[1,1,0]; w=0.1:1000;[gm1,pm1,wcg1,wcp1]=margin(num0,den0); [mag1,phase1]=bode(num0,den0,w);[gm1,pm1,wcg1,wcp1] margin(num0,den0) grid; ans =Inf 12.7580 Inf 4.4165 由结果可知，原系统相角裕度7580.12=r ，srad c /4165.4=ω，不满足指标要求，系统的Bode 图如图5-1所示。
考虑采用串联超前校正装置，以增加系统的相角裕度。
1010101010幅值(d b )--Go,-Gc,GoGcM a g n i t u d e (d B )1010101010P h a s e (d e g )Bode DiagramGm = Inf dB (at Inf rad/sec) , P m = 12.8 deg (at 4.42 rad/sec)Frequency (rad/sec)图5-1 原系统的Bode 图由),3,8.12,50(00000c m c Φ=Φ=+-=Φ令取为原系统的相角裕度εγγεγγ，mm ϕϕαsin 1sin 1-+=可知：e=3; r=50; r0=pm1;phic=(r-r0+e)*pi/180;alpha=(1+sin(phic))/(1-sin(phic)) 得：alpha = 4.6500[il,ii]=min(abs(mag1-1/sqrt(alpha)));wc=w( ii); T=1/(wc*sqrt(alpha)); num0=20; den0=[1,1,0]; numc=[alpha*T,1]; denc=[T,1];[num,den]=series(num0,den0,numc,denc); [gm,pm,wcg,wcp]=margin(num,den); printsys(numc,denc) disp('校正之后的系统开环传递函数为:');printsys(num,den) [mag2,phase2]=bode(numc,denc,w); [mag,phase]=bode(num,den,w); subplot(2,1,1);semilogx(w,20*log10(mag),w,20*log10(mag1),'--',w,20*log10(mag2),'-.'); grid; ylabel('幅值(db)'); title('--Go,-Gc,GoGc'); subplot(2,1,2); semilogx(w,phase,w,phase1,'--',w,phase2,'-',w,(w-180-w),':'); grid; ylabel('相位(0)'); xlabel('频率(rad/sec)');title(['校正前：幅值裕量=',num2str(20*log10(gm1)),'db','相位裕量=',num2str(pm1),'0';'校正后：幅值裕量=',num2str(20*log10(gm)),'db','相位裕量=',num2str(pm),'0'])1010101010-100-5050幅值(d b )--Go,-Gc,GoGc1010101010-200-150-100-50050相位(0)频率(rad/sec)图5-2 系统校正前后的传递函数及Bode 图 num/den = 0.35351 s + 1-------------- 0.076023 s + 1校正之后的系统开环传递函数为:num/den = 7.0701 s + 20 -----------------------------0.076023 s^3 + 1.076 s^2 + s 系统的SIMULINK 仿真：校正前SIMULINK 仿真模型：单位阶跃响应波形：校正后SIMULINK仿真模型：单位阶跃响应波形：分析：由以上阶跃响应波形可知，校正后，系统的超调量减小，调节时间变短，稳定性增强。
matlab在自动控制原理中的应用毕业论文
建筑与技术学院MATLAB在自动控制原理中的应用毕业设计(论文)原件及使用授权说明原始语句我保证我提交的毕业设计(论文)是我在导师指导下所做的研究工作和成果。
据我所知，除文中特别标注和注明的地方外，不包含其他人或组织已发表的研究成果，也不包含我曾用来与其他教育机构取得学位或学历的材料。
对本研究有所帮助和贡献的个人或集体，都做出了明确的解释，并表达了对本文的兴趣。
作者签名:日期:讲师签名:日期:授权说明本人完全理解学校关于毕业设计(论文)收集、保存和使用的规定，即按照学校的要求提交毕业设计(论文)的印刷版和电子版；学校有权保留毕业设计(论文)的印刷版和电子版，并提供目录检索和阅读服务；学校可以采用影印、减印、数字化或其他复制手段保存论文；在不盈利的前提下，学校可以发表论文的部分或全部内容。
签名:日期:目录摘要3第1章绪论41．1研究目的41．2相关研究现状41．3研究方法41．4本次设计的主要容以与目前学术届近一步研究的趋势61. 4. 1本次设计的主要容61. 4. 2目前学术界近一步研究的趋势6第2章开发工具82．1 MATLAB编程语言发展历程与特点82．2 MATLAB系统构成92．3 MATLAB的GUI设计102．4本章小结11第3章控制系统性能指标与校正装置分类123．1控制系统的性能指标123. 2控制系统校正的分类143．3本章小结16第4章基于频率法的控制系统的校正设计174．1基于频率法的串联超前校正174．1．1 串联超前校正网络设计的算法步骤174．1．2超前校正装置的评价184．2基于频率法的串联滞后校正184．2．1串联滞后校正网络设计的算法步骤194. 2. 2滞后校正装置的评价194．3基于频率法的串联超前滞后校正194．3．1串联超前滞后校正网络设计的算法步骤204．3．2滞后超前校正装置的评价204. 4三种校正方法的效果对比214．5本章小结21第5章控制系统的仿真与校正对比分析225．1程序方式225. 1. 1控制系统校正前的性能指标225. 1. 2校正装置的设计过程与其性能指标的仿真285. 1. 3控制系统校正后的性能指标305．2Multisim电路设计仿真方式38第6章设计总结416. 1总结416. 2心得41附英文文献：43摘要本文将讨论如何根据用户对自动控制系统的要求来设计串级补偿器，这具有非常重要的现实意义。
控制系统的综合与校正
图6.16 校正前后系统的开环对数渐近幅频特性
一定的宽度，同时又要考虑原系统的特性， 即高频段应与原系统特性尽量有一致的斜 率。由于原系统特性是按K=Kv＝1000 (l／ s)绘制的，因此期望特性的低频段应与原系 统特性重合。这样考虑后，可使校正网络 简单且易于实现。根据以上分析作期望特 性:
是幅值改变
倍, 并且随ω的改
变而改变。
• 6.1.3 PI控制(比例+积分)
• 具有比例加积分控制规律的控制器， 称为比例积分控制器（或称PI控制 器），如图6.5所示。
• 其中:
（6.5）
图6.5 PI控制器
• 控制器输出的时间函数:
（6.6）
• 讨论方便，令比例系数KP＝1则式(6.5)变 为:
（6.31）
（6.32） • ④应用图解法确定能产生相角为
超前网络的零点极点位置, 即串联超前校正
• ⑤验算性能指标。
• 6.3.2 • 如前所述，当原系统已具有比较满意
的动态性能，而稳态性能不能满足要 求时，可采用串联滞后校正。 • 应用根轨迹法设计串联滞后校正网络， 可归纳为如下步骤:
• ①作出原系统的根轨迹图, 根据调节时间的 要求,
• 其中:
（6.1）
图6.3 P控制器
• 6.1.2 PD控制(比例+微分)
• 具有比例加微分控制规律的控制器称 为比例加微分控制器(或称PD控制器)， 如图6.4所示。
• 其中:
（6.2）
图6.4 PD控制器
（6.3）
（6.4）
• 式(6.4)表明, PD控制器的输入信号为正弦
函数时, 其输出仍为同频率的正弦函数, 只
ωc＝4.47(rad／s), 相角裕度为-16.6°, 说明
机械工程控制基础实验指导书
《机械工程控制基础（经典控制部分）》——MATLAB 仿真实验指导书曹昌勇皖西学院机电系二〇一三年二月目录实验一 MATLAB的基本使用 (1)实验二控制系统的时域分析 (3)实验三控制系统频域特性分析 (5)实验四控制系统稳定性分析实验 (8)实验五控制系统校正 (10)第一章 MATLAB的基本使用 (12)第二章系统的时域特性 (22)第三章系统的频率特性 (40)第四章系统的校正 (54)参考文献 (77)实验一 MATLAB的基本使用（1）MATLAB最基本的矩阵操作实验；（2）MATLAB的符号运算操作实验；一、实验目的了解MATLAB 的强大功能、使用范围与特点，正确理解并掌握MATLAB 的基本知识、基本操作，为后续实验的顺利进行打好基础。
二、实验设备计算机、MATLAB 软件、打印机等三、实验要求1、必须进行实验预习，要求认真浏览实验内容，最好能够自己上机独立操作一遍。
2、由于后续实验均以本实验为基础，因此实验一至关重要，认真学习MATLAB 的基本使用方法。
3、于实验学时有限，而本实验内容多，并且本实验所涉及的仅是MATLAB的部分内容，所以要求同学们自学，利用课余时间学习MATLAB的相关知识。
四、实验内容与步骤参考实验指导书注意：1、MATLAB中所有命令及表达式必须在英文状态下输入（汉字除外），而且MATLAB 严格区分字母的大小写。
2、所有命令都可通过help 来显示该命令的帮助信息，如help sin(显示正弦函数sin 的帮助信息)。
3、所有命令都必须以小写字母形式输入才能正确执行，否则出错。
五、实验报告要求1、书写实验目的、实验所用设备。
2、习题的具体解题过程（包括所用的命令、所用的步骤）。
3、实验体会：的对MATLAB强大功能的了解,体会MATLAB 给我们带来的方便与快捷。
实验二控制系统的时域分析（1）传递函数的几种形式及其相互转换实验；（2）传递函数方块图化简实验（3）控制系统的单位脉冲响应曲线分析实验；（4）控制系统的单位阶跃响应曲线分析实验；（5）一阶、二阶系统响应曲线的动态分析实验；一、实验目的1、掌握一阶系统的时域特性，理解时间常数T对系统性能的影响。