频域法滞后校正

试验二频域法串联超前校正

工程控制基础课程实验课前预习 电子科技大学机械电子工程学院

目录 实验一二阶系统时频域分析实验 (2) 实验二频域法串联超前校正 (4) 实验三直流电机PID控制 (7)

实验一 二阶系统时频域分析实验 一. 实验目的 通过二阶系统的时频域分析验证课程讲授内容，加深学生对理论知识的理解程度，扩大学生视野，掌握基本的频域图解方法和时域系统校正方法。 二. 系统模拟电路图 二阶闭环系统时域分析模拟电路如图1-2所示。它由积分环节（A2单元）和惯性环节（A3单元）的构成，其积分时间常数T i =R 1*C 1=1秒，惯性时间常数 T =R 2*C 2=0.1秒。 图1-2 Ⅰ型二阶闭环系统时域特性测试模拟电路 模拟电路的各环节参数代入，得到该电路的开环传递函数为： 2100()(1)(0.11) i R K K k G s K T s Ts s s R R = = = = ++其中， 模拟电路的开环传递函数代入式，得到该电路的闭环传递函数为： K s s K s s s n n n 1010102)(2222++=++=ωξωωφ 30.6s n t ξω==秒 0.21p t == ⒈ 二阶系统时域分析 改变可变电阻R 的阻值，就可改变阻尼比和开环增益K ，分析该系统临界阻尼响应，欠阻尼响应，过阻尼响应时R 的取值。计算欠阻尼二阶闭环系统在 阶跃信号输入时的动态指标M p 、t p 、t s ：（K =25、=0.316ξ、15.8n ω=） ⒉ 二阶系统频域分析 由于Ⅰ型系统含有一个积分环节，它在开环时响应曲线是发散的，因此欲获得其开环频率特性时，还是需构建成闭环系统，测试其闭环频率特性，然后通过公式换算，获得其开环频率特性。频率分析所用的模拟电路如图1-3所示。频率分析所用的模拟电路与时域分析所用的模拟电路的区别在于：输入信号不同。

频域法校正第一题

西安石油大学课程设计 电子工程学院自动化专业 自动化1203班 题目频域法校正第一题 学生魏晴晴 指导老师陈延军 二○一四年十二月

目录 1 任务书．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．3 2 设计思想及内容．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 4 3 编制的程序．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 4 3.1运用MATLAB编程．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4 3.2 MATLAB的完整编程．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．10 3.3在SIMULINK中绘制状图．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．12 4结论．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．13 5 设计总结．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．13 参考文献．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．14

《自动控制理论Ⅱ》 课程设计任务书 系统的相角裕量≥°，截止频率不小于。

2设计内容及思想： （1）设某单位负反馈系统，前向通道的传递函数为G=9/s(s+2)，试 设计校正装置使系统的相角裕量≥45°，截止频率不小于4rad/s。 （2）设计思想：绘出伯德图，利用MATLAB软件对系统进行串联超前校正，分析系统未校正前的参数，再按题目要求对系统进行校正，计算出相关参数，看是否满足题目要求。判断系统校正前后的差异。3编制的程序： 3.1运用MATLAB编程: （1）校正前程序： clear k=9; %系统的开环增益 n1=1; d1=conv([1 0],[1 2]); s1=tf(k*n1,d1); %求系统的开环传函 figure(1); margin(s1);hold on %画出原系统的幅值相角频域Bode图 figure(2); sys=feedback(s1,1); step(sys); %画出原系统开环传函的单位阶跃响应

系统的滞后频域校正法

系统的滞后超前频域法校正 1 设计目的 通过课程设计熟悉频域法分析系统的方法原理。 通过课程设计掌握滞后-超前校正作用与原理。 通过在实际电路中校正设计的运用，理解系统校正在实际中的意义。 2设计任务 控制系统为单位负反馈系统，开环传递函数为G(s)=180/[s(s/6+1)(s/2+1)],设计校正装置，使系统满足下列性能指标：相角裕量45+-3度；幅值裕量不低于10db；调节时间不超过3s. 3 具体要求 1）使用MATLAB进行系统仿真分析与设计，并给出系统校正前后的MATLAB仿真结果，同时使用Simulink仿真验证。 2）使用EDA工具EWB搭建系统的模拟实现电路，分别演示并验证校正前和校正后的效果。3）在实验箱上搭建实际电路，验证系统设计结果。 4 设计原理概述 校正方式的选择。按照校正装置在系统中的链接方式，控制系统校正方式分为串联校正、反馈校正、前馈校正和复合校正4种。串联校正是最常用的一种校正方式，这种方式经济，且设计简单，易于实现，在实际应用中多采用这种校正方式。串联校正方式是校正器宇受控对象进行串联链接的。本设计按照要求将采用串联校正方式进行校正。 校正方法的选择。根据控制系统的性能指标表达方式可以进行校正方法的确定。本设计要求以频域指标的形式给出，因此采用基于Bode图的频域法进行校正。 几种串联校正简述。串联校正可分为串联超前校正、串联滞后校正和滞后-超前校正等。 超前校正的目的是改善系统的动态性能，实现在系统静态性能不受损的前提下，提高系统的动态性能。通过加入超前校正环节，利用其相位超前特性来增大系统的相位裕度，改变系统的开环频率特性。一般使校正环节的最大相位超前角出现在系统新的穿越频率点。 滞后校正通过加入滞后校正环节，使系统的开环增益有较大幅度增加，同时又使校正后的系统动态指标保持原系统的良好状态。它利用滞后校正环节的低通滤波特性，在不影响校正后系统低频特性的情况下，使校正后系统中高频段增益降低，从而使其穿越频率前移，达到增加系统相位裕度的目的。 滞后-超前校正适用于对校正后系统的动态和静态性能有更多更高要求的场合。施加滞后-超前校正环节，主要是利用其超前部分增大系统的相位裕度，以改善系统的动态性能；利用其滞后部分改善系统的静态性能。 设计步骤如下： 1)根据静态性能指标，计算开环系统的增益。之后求取校正前系统的频率特性指标，并与 设计要求进行比较。 2)确定校正后期望的穿越频率，具体值的选取与所选择的校正方式相适应。 3)根据待设计的校正环节的形式和转折频率，计算相关参数，进而确定校正环节。 4)得出校正后系统。检验系统满足设计要求。如不满足则从第二步重新开始。 在MA TLAB中基于Bode图进行系统设计的基本思路是通过比较校正后的频率特性。尝试选定合适的校正环节，根据不同的设计原理，确定校正环节参数。最后对校正后的系统进行检验，并反复设计直至满足要求。 五设计方案及分析 1 观察原系统性能指标 1）使用MATLAB编写程序观察原系统的频率特性及阶跃响应。 程序如下：

基于频域的校正方法及实验设计

2016届毕业（设计）论文 题目基于频域的校正方法及实验设计 专业班级过程自动化 学号 1204160134 学生姓名于春明 第一指导教师陈杰 指导教师职称 学院名称电气信息院 完成日期： 2016年 5月 20日

基于频域的校正方法及实验设计 Correction Method and Experimental Design based on Frequency Domain 学生姓名于春明 第一指导教师陈杰

摘要 在经典控制理论中，系统校正设计，就是在给定的性能指标下，对于给定的对象模型，确定一个能够完成系统满足的静态与动态性能指标要求的控制器，即确定校正器的结构与参数。串联校正控制器的频域设计方法中，使用的校正器有超前校正器、滞后校正器、滞后-超前校正器等。超前校正设计方法的特点是校正后系统的截止频率比校正前的大，系统的快速性能得到提高，这种校正设计方法对于要求稳定性好、超调量小以及动态过程响应快的系统被经常采用。滞后校正设计方法的特点是校正后系统的截止频率比校正前的小，系统的快速性能变差，但系统的稳定性能却得到提高，因此，在系统快速性要求不是很高，而稳定性与稳态精度要求很高的场合，滞后校正设计方法比较适合。滞后-超前校正设计是指既有滞后校正作用又有超前校正作用的校正器设计。它既具有了滞后校正高稳定性能、高精确度的好处，又具有超前校正响应快、超调小的优点，这种设计方法在要求较高的场合经常被采用。 关键词：

ABSTRACT In classical control theory, system design correction, that is, given the performance for a given object model to determine a controller to complete the system meets the static and dynamic performance requirements, namely to determine the structure and corrector parameter. Frequency Domain controller series corrected using correction has lead corrector corrector lag lag - lead Corrector like. Features advanced design correction method is to correct the system cut-off frequency than the fast performance is improved before the correction is large, the system, this correction method for design requires good stability, small overshoot and dynamic process of rapid response systems are often use. Lag compensation design approach is characterized by system after correcting the cutoff frequency than the fast performance before correction is small, the system is deteriorated but stable performance of the system has improved, therefore, the system speed requirements are not high, and the stability and steady-state high precision of the occasion, lag compensation design method is more suitable. Lag - lead Corrector design means there are both lagging corrective action ahead of corrective action calibration designs. It has a lag correction high stability, high accuracy advantages, but also has the leading correction fast response, small overshoot of the advantages of this design approach in demanding situations are often used. Keywords：

串联超前滞后校正装置课程设计

课题：串联超前滞后校正装置专业：电气工程及其自动化班级：一班 学号： 姓名： 指导教师： 设计日期：2013.12.6-2013.12.12成绩：

自动控制原理课程设计报告 一、设计目的 () （1）掌握控制系统设计与校正的步骤和方法。 （2）掌握对控制系统相角裕度、稳态误差、剪切频率、相角穿越频率以及增益裕度的求取方法。 （3）掌握利用Matlab对控制系统分析的技能。熟悉MATLAB这一解决具体工程问题的标准软件，能熟练地应用MATLAB软件解决控制理论中的复杂和工程实际问题，并给以后的模糊控制理论、最优控制理论和多变量控制理论等奠定基础。 （4）提高控制系统设计和分析能力。 （5）所谓校正就是在系统不可变部分的基础上，加入适当的校正元部件，使系统满足给定的性能指标。校正方案主要有串联校正、并联校正、反馈校正和前馈校正。确定校正装置的结构和参数的方法主要有两类，分析法和综合法。分析法是针对被校正系统的性能和给定的性能指标，首先选择合适的校正环节的结构，然后用校正方法确定校正环节的参数。在用分析法进行串联校正时，校正环节的结构通常采用超前校正、滞后校正和滞后-超前校正这三种类型。超前校正通常可以改善控制系统的快速性和超调量，但增加了带宽，而滞后校正可以改善超调量及相对稳定度，但往往会因带宽减小而使快速性下降。滞后-超前校正兼用两者优点，并在结构设计时设法限制它们的缺点。 二、设计要求(姬松) 1．前期基础知识，主要包括MATLAB系统要素，MATLAB语言的变量与语句，MATLAB的矩阵和矩阵元素，数值输入与输出格式，MATLAB系统工作空间信息，以及MATLAB的在线帮助功能等。 2．控制系统模型，主要包括模型建立、模型变换、模型简化，Laplace变换等等。 3．控制系统的时域分析，主要包括系统的各种响应、性能指标的获取、零

试用频率法设计串联超前校正装置,使系统的相角裕量为,静态速度误差系数,幅值裕量。

课程设计报告 题 目 用频率法设计串联超前校正装置 课 程 名 称 自动控制原理 院 部 名 称 机电工程学院 专 业 自动化 班 级 12自动化2班 学 生 姓 名 学 号 课程设计地点 C214 课程设计学时 1周 指 导 教 师 陈丽换 金陵科技学院教务处制

目录 一、设计目的 (1) 二、设计的内容、题目与要求 (1) 2.1 设计的内容 (1) 2.2 设计的条件 (1) 2.2 设计的要求 (1) 2.2 设计的题目 (2) 三、设计原理 (2) 四、设计的方法与步骤 (3) 4.1 分析校正前的传递函数 (3) 4.1.1 求开环增益 K (3) 4.1.2 求校正前闭环系统特征根 (3) 4.1.3 绘制校正前Bode图判断系统稳定性 (3) 4.2 求解串联超前校正装置 (4) 4.2.1 一次校正系统分析 (4) 4.2.2 二次校正系统分析 (6) 4.3 分析校正后的传递函数 (6) 4.3.1 求校正后闭环系统特征根 (6) 4.3.2 绘制校正后的Bode图判断系统稳定性 (7) 4.4 求校正前后各种响应 (8) 4.5 求校正前后的各种性能指标 (13) 4.6 绘制系统校正前后的根轨迹图 (14)

4.7 绘制系统校正前后Nyquist图判断系统稳定性 (16) 五、课程设计心得体会 (18) 六、参考文献 (19) \

一、设计目的 1、掌握自动控制原理的时域分析法，根轨迹法，频域分析法，以及各种补偿（校正）装置的作用及用法，能够利用不同的分析法对给定系统进行性能分析，能根据不同的系统性能指标要求进行合理的系统设计，并调试满足系统的指标。 2、学会使用MATLAB 语言及Simulink 动态仿真工具进行系统仿真与调试。 二、设计内容、题目与要求 2.1设计内容： 1、查阅相关书籍材料并学习使用Mutlab 软件 2、对系统进行稳定性分析、稳态误差分析以及动态特性分析 3、绘制根轨迹图、Bode 图、Nyquist 图 4、设计校正系统以满足设计要求 2.2设计条件： 已知单位负反馈系统被控制对象的传递函数为 m m 1m 2012m n n 1n 2012n b b b b ()s s s G s a s a s a s a ----+++ += +++ + （n m ≥）。 参数n 210a ,a ,a ,a 和m 210b ,b ,b ,b 以及性能指标要求 2.3设计要求： 1、首先， 根据给定的性能指标选择合适的校正方式对原系统进行校正，使其满足工作要求。要求程序执行的结果中有校正装置传递函数和校正后系统开环传递函数，校正装置的参数T ，α等的值。 2、利用MATLAB 函数求出校正前与校正后系统的特征根，并判断其系统是否稳定，为什么? 3、利用MATLAB 作出系统校正前与校正后的单位脉冲响应曲线，单位阶跃响应曲线，单位斜坡响应曲线，分析这三种曲线的关系？求出系统校正前与校正后 的动态性能指标σ%、tr 、tp 、ts 以及稳态误差的值，并分析其有何变化？ 4、绘制系统校正前与校正后的根轨迹图，并求其分离点、汇合点及与虚轴交点的坐标和相应点的增益K * 值，得出系统稳定时增益K * 的变化范围。绘制系统校正前与校正后的Nyquist 图，判断系统的稳定性，并说明理由？

实验五-频域法串联超前校正

实验五-频域法串联超前校正 实验报告 课程名称________ 控制工稈基础___________ 实验项目实验五频域法串联超前校正 专业电子科学与技术班级一 姓名______________________ 学号_________________ 指导教师_________________ 实验成绩 ______________

2014年6月1 2日 实验五频域法串联超前校正 、实验目的 1 ?了解和掌握二阶系统中的闭环和开环对数幅频特性和相频特性(波德图) 的构造及绘制方法。 2?了解和掌握超前校正的原理，及超前校正网络的参数的计算。 3?熟练掌握使用本实验机的二阶系统开环对数幅频特性和相频特性的测试方法。 4.观察和分析系统未校正和串联超前校正后的开环对数幅频特性L()和相 频特性()，幅值穿越频率处①c',相位裕度丫，并与理论计算值作比对。 二、实验仪器 PC机一台，实验箱 三、实验内容及操作步骤 1、未校正系统的频域特性的测试 本实验将数/模转换器(B2 )单元作为信号发生器，自动产生的超低频正弦信号的频率从低到高变化(0.5Hz~16Hz), 0UT2输出施加于被测系统的输入端r(t)，然后分别测量被测系统的输出信号的对数幅值和相位，数据经相关运算后在虚拟示波器中显示。未校正系统频域特性测试的模拟电路图见图 图2 未校正系统频域特性测试的模拟电路图 实验步骤： (1)将数/模转换器(B2)输出0UT2作为被测系统的输入。 (2)构造模拟电路：按图3-3-4安置短路套及测孔联线，在《1。未校正系统时域特性的测试》的联线表上增加频率特性测试模块，表如下。

自动控制原理课程设计 频率法设计串联滞后——超前校正装置

目录 设计任务 (3) 设计要求 (3) 设计步骤 (3) 未校正前系统的性能分析 (3) 1.1开环增益 K (3) 1.2校正前系统的各种波形图 (4) 1.3由图可知校正前系统的频域性能指标 (7) 1.4特征根 (7) 1.5判断系统稳定性 (7) 1.6分析三种曲线的关系 (7) 1.7求出系统校正前动态性能指标及稳态误差 (7) 1.8绘制系统校正前的根轨迹图 (7) 1.9绘制系统校正前的Nyquist图 (9) 校正后的系统的性能分析 (10) 2.1滞后超前校正 (10) 2.2校正前系统的各种波形图 (11) 2.3由图可知校正前系统的频域性能指标 (15) 2.4特征根 (15) 2.5判断系统稳定性 (15) 2.6分析三种曲线的关系 (15) 2.7求出系统校正前动态性能指标及稳态误差 (15) 2.8绘制系统校正前的根轨迹图和Nyquist图 (16) 心得体会 (18) 主要参考文献 (18)

一、设计任务 已知单位负反馈系统的开环传递函数0 ()(0.11)(0.011) K G S S S S =++，试用频率 法设计串联滞后——超前校正装置。 （1）使系统的相位裕度045γ> （2）静态速度误差系数250/v K rad s ≥ （3）幅值穿越频率30/C rad s ω≥ 二、设计要求 （1）首先，根据给定的性能指标选择合适的校正方式对原系统进行校正，使其满足工作要求。要求程序执行的结果中有校正装置传递函数和校正后系统开环传递函数，校正装置的参数T ，α等的值。 （2）利用MATLAB 函数求出校正前与校正后系统的特征根，并判断其系统是否稳定，为什么? （3）利用MATLAB 作出系统校正前与校正后的单位脉冲响应曲线，单位阶跃响应曲线，单位斜坡响应曲线，分析这三种曲线的关系？求出系统校正前与校正后的 动态性能指标σ%、tr 、tp 、ts 以及稳态误差的值，并分析其有何变化？ （4）绘制系统校正前与校正后的根轨迹图，并求其分离点、汇合点及与虚轴交 点的坐标和相应点的增益K *值，得出系统稳定时增益K * 的变化范围。绘制系统校正前与校正后的Nyquist 图，判断系统的稳定性，并说明理由？ （5）绘制系统校正前与校正后的Bode 图，计算系统的幅值裕量，相位裕量，幅值穿越频率和相位穿越频率。判断系统的稳定性，并说明理由？ 三、设计步骤 开环传递函数0 ()(0.11)(0.011) K G S S S S = ++ 1、未校正前系统的性能分析 1.1开环增益0K 已知系统中只有一个积分环节，所以属于I 型系统 由静态速度误差系数 250/v K rad s ≥ 可选取 v K =600rad/s s rad K S S S K S S H S SG K s s V /600) 101.0)(11.0(lim )()(lim 00 ==++==→→

系统的滞后频域校正法

《自动控制原理》 课程设计 姓名： 学号： 班级：11电气1班 专业：电气工程及其自动化 学院：电气与信息工程学院 2014年3月

目录 一、设计目的 (1) 二、设计任务 (1) 三、具体要求 (1) 四、设计原理概述 (1) 五、设计内容 (2) 六、设计方案及分析 (2) 1、观察原系统性能指标 (2) 2、手动计算设计 (6) 3、校正方案确定 (8) 七、课程设计总结 (14)

模拟随动控制系统的串联校正设计 一、设计目的 1、通过课程设计熟悉频域法分析系统的方法原理。 2、通过课程设计掌握滞后-超前校正作用与原理。 3、通过在实际电路中校正设计的运用，理解系统校正在实际中的意义。 二、设计任务 控制系统为单位负反馈系统，开环传递函数为) 1025.0)(11.0()(G ++=s s s K s ,设计校正装置，使系统满足下列性能指标：开环增益100K ≥；超调量30%p σ<； 调节时间ts<0.5s 。 三、具体要求 1、使用MATLAB 进行系统仿真分析与设计，并给出系统校正前后的 MATLAB 仿真结果，同时使用Simulink 仿真验证； 2、使用EDA 工具EWB 搭建系统的模拟实现电路，分别演示并验证校正前 和校正后的效果。 四、设计原理概述 校正方式的选择：按照校正装置在系统中的链接方式，控制系统校正方式分 为串联校正、反馈校正、前馈校正和复合校正4种。串联校正是最常用的一种校 正方式，这种方式经济，且设计简单，易于实现，在实际应用中多采用这种校正 方式。串联校正方式是校正器与受控对象进行串联链接的。本设计按照要求将采 用串联校正方式进行校正。 校正方法的选择：根据控制系统的性能指标表达方式可以进行校正方法的确 定。本设计要求以频域指标的形式给出，因此采用基于Bode 图的频域法进行校 正。 几种串联校正简述：串联校正可分为串联超前校正、串联滞后校正和滞后- 超前校正等。 超前校正的目的是改善系统的动态性能，实现在系统静态性能不受损的前提

实验六 基于MATLAB控制系统的频率法串联超前校正设计

实验六 基于MATLAB 控制系统的频率法串联超前校正设计 实验目的： 1、对给定系统设计满足频域性能指标的串联校正装置。 2、掌握串联校正环节对系统稳定性及过渡性及过渡过程的影响。 实验原理： 1、频率法校正设计：开环频率特性的低频段表征了闭环系统的稳态性能，中频段表征了闭环系统的动态性能，高频段表征了闭环系统的抑噪能力。因此，用频率法对系统进行校正的思路：通过所加校正装置，改变系统开环频率特性的形状，使要求校正后系统的开环频率特性如下特性： （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,相角裕度要求在45度左右，并具有较宽的频带 （3）高频段要求幅值迅速衰减，以减少噪声影响。 2、串联超前校正装置：用频率法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度，以达到改善系统瞬态响应的目标。 3、用频率法对系统进行串联超前校正。 实验设备及软件： 1、计算机 2、MA TLAB 仿真软件 实验步骤： 1、频率法有源超前校正装置的设计举例。 【范例1】已知单位负反馈系统的传递函数： )1001.0)(11.0(0 )G0(++=s s s K s 试用频率法设计串联有源超前校正装置，使系统的相位裕度大于等于45度，静态速度误差系统KV=1000. 1）根据系统稳态误差的要求，求出放大增益K0 要求KV=1000，1型系统K0=KV=1000,所以得到了G0(s)的表达式。 2）绘制未校正系统的bode 图，确定为校正系统的增益裕度20lgkg 和相位裕度。 MATLAB 程序为 num=1000; den=conv([1,0],conv([0,1,1],[0.001,1])); G0=tf(num,den); Margin(G0) 运行结果显示，系统不稳定，不能正常工作。 3）设计串联超前校正装置，计算?m=?=?+?-?5380584.045 4)确定校正网络的转折频率，然后确定校正装置的传递函数。

自动控制原理课程设计--串联超前—滞后校正装置

自动控制原理课程设计--串联超前—滞后校正装置

课题：串联超前—滞后校正装置（二） 专业：电气工程及其自动化 班级：2011级三班 姓名：居鼎一（20110073）王松（20110078） 翟凯悦（20110072）陈程（20110075） 刘帅宏（20110090）邓原野（20110081）指导教师：毛盼娣 设计日期：2013年12月2日

成绩： 重庆大学城市科技学院电气信息学院

目录 一、设计目的-------------------------------------------------------------1 二、设计要求-------------------------------------------------------------1 三、实现过程-------------------------------------------------------------3 3.1系统概述-------------------------------------------------------- 3 3.1.1设计原理------------------------------------------------- 3 3.1.2设计步骤------------------------------------------------- 4 3.2设计与分析----------------------------------------------------- 5 3.2.1校正前参数确定--------------------------------------- 5 3.2.2确定校正网络的传递函数--------------------------- 5 3.2.3 理论系统校正后系统的传递函数和BODE 图-- 7 3.2.4系统软件仿真------------------------------------------ 8 四、总结------------------------------------------------------------------15 五、参考文献-------------------------------------------------------------16

用频率法设计串联超前校正

河南科技大学 课程设计说明书 课程名称控制理论课程设计 题目用频率法设计串联超前校正 学院 班级 学生姓名 指导教师 时间

控制理论课程设计任务书 班级： 姓名： 学号： 设计题目： 用频率法设计串联超前校正 一、设计目的 控制理论课程设计是综合性与实践性较强的教学环节。其目的要进一步巩固自动控制理论知识，培养所学理论知识在实际中的应用能力；掌握自动控制系统分析、设计和校正的方法；掌握应用MATLAB 语言分析、设计和校正控制系统的方法；培养查阅图书资料的能力；培养使用MATLAB 语言软件应用的能力、培养书写技术报告的能力。使学生初步掌握控制系统数字仿真的基本方法，同时学会利用MATLAB 语言进行控制系统仿真和辅助设计的基本技能，为今后从事控制系统研究工作打下较好的基础。 二、设计任务及要求 应用时域法、频域法或根轨迹法设计校正系统，根据控制要求，制定合理的设计校正方案；编写相关MATLAB 程序，绘制校正前后系统相应图形，求出校正前后系统相关性能指标；比较校正前后系统的性能指标；编制设计说明书。 三、控制要求 设单位负反馈系统的开环传递函数为()(0.11) K G s s s =+，试用频率法设计串联超前校正装置，是系统的相对裕度°45γ≥，静态速度误差系数Kv=200，截止频率不低于15rad/s 。 四、设计时间安排 查找相关资料（1天）；编写相关MATLAB 程序，设计、确定校正环节、校正（２天）；编写设计报告（1天）；答辩修改（1天）。 五、主要参考文献 [1] 胡寿松. 自动控制原理（第五版）, 科学出版社. [2]黄永安，李文成等.Matlab7.0/Simulink6.0应用实例仿真与高效算法开发.北京：清华大学出版社,2008 [3] 黄坚主. 自动控制原理及其应用. 北京：高等教育出版社 2004 [4].黄忠霖，自动控制原理的MATLAB 实现，国防工业出版社. 指导教师签字： 年 月 日

串联超前校正设计

课程设计报告 题 目 线性控制系统的校正及分析 课 程 名 称 自动控制原理 院 部 名 称 龙蟠学院 专 业 电力工程及其自动化 班 级 M09电气工程及其自动化2班 学 生 姓 名 唐洁 学 号 0921116063 课程设计地点 课程设计学时 指 导 教 师 陈丽换 金陵科技学院教务处制 成绩

目录 一、设计目的......................................................... .. (3) 二、设计任务与要求 (3) 三、设计方案 (4) 四、校正函数的设计 (4) 4.1、校正前系统特性 (4) 4.2、利用MATLAB语言计算出超前校正器的传递函数 (6) 4.3校验系统校正后系统是否满足题目要求 (7) 五、函数特征根的计算 (8) 5.1校正前 (8) 5.2校正后 (9) 六、系统动态性能分析 (10) 6.1 校正前单位阶跃响应 (10) 6.2 校正前单位脉冲响应......................................................... . (11) 6.3 校正前单位斜坡信号 (14) 七、校正后动态性能分析 (14) 7.1 校正后单位阶跃响应 (15) 7.2 校正后单位冲击响应 (15) 7.3 校正后单位斜坡响应 (16) 八、系统的根轨迹分析 (17) 8.1、校正前根轨迹分析 (17) 8.2、校正后根轨迹分析 (19) 九、系统的奈奎斯特曲线分析 (21) 9.1校正前奈奎斯特曲线分析 (21) 9.2 校正后奈奎斯特曲线分析 (22)

频域法校正课设

西安石油大学课程设计 题目：频域法校正 学院：电子工程学院 专业：自动化 班级：自动化 学生：指导老师：陈延军 时间：2012年12月

目录 1.1任务书 (3) 2.1课程设计的题目 (4) 2.2设计思想及内容 (4) 2.3MATLAB中完整的编程 (8) 2.5设计结论 (11) 2.5设计总结 (11) 参考文献……...….…………………….……( 12) 《自动控制理论I 》

课程设计任务书 题 目 频域法校正 3 学生 姓名 学号专业班级自动化100 设计内容与要求设计内容： 3 .对于结构如图5-1所示系统，给定固有部分的传递函数Gg（S）和性能指标要求，试分别设计串联校正装置K（S）,并比较它们的作用效果。设Gg(S)=100/S^2(0.1S+1)(0.01S+1), （1）若要求开环比例系数K≥100rad/s ， r≥30?,wc≥45rad/s，； （2）若要求开环比例系数K≥100rad/s， r≥40?,wc≥5rad/s，； （3）若要求开环比例系数K≥100rad/s r≥40?,wc≥20rad/s，； 设计要求： （1）编程绘制原系统的Bode图，并计算出原系统的幅值裕量及相角裕量； （2）选择校正方式，进行校正装置的设计，得出相应的校正装置的参数； （3）编程绘制校正后系统的Bode图，并计算出校正后系统的幅值裕量及相角裕量； （4）整理设计结果，提交设计报告。 起止时间2012年12 月24 日至2012 年12 月31日 指导教师签 名 年月日 系（教研室） 主任签名 年月日学生签名年月日

自动控制理论课程设计 （一）课程设计的题目 3 .对于结构如图5---1所示系统，给定固有部分的传递函数Gg（S）和 性能指标要求，试分别设计串联校正装置K（S）,并比较它们的作用效果。设Gg(S)=100/S^2(0.1S+1)(0.01S+1)， （1）若要求开环比例系数K≥100rad/s ，r≥30?,wc≥45rad/s ； （2）若要求开环比例系数K≥100rad/s ，r≥40?,wc≥5rad/s ； （3）若要求开环比例系数K≥100rad/s , r≥40?,wc≥20rad/s ；（二）设计思想及内容 （1）（分析：根据题意知要使校正后的系统满足：①在单位斜坡信号下k=100rad/s; ②校正后的开环系统剪切频率r≥30rad/s。） （2）做原系统的Bode图与阶跃响应曲线，以（1）若要求开环比例系数K≥100rad/s ，r≥30?,wc≥45rad/s ；为例检查是否满足题目要求。 检查原系统的频域性能指标是否满足题目要求并观察其阶跃响应曲线的形状在程序文件方式下执行如下MATLAB程序 k=100; n1=1; d1=conv(conv(conv([1 0],[1 0]),[0.1 1]),[0.01 1]); s1=tf(k*n1,d1); %写出系统的开环传递函数 figure(1);margin(s1);hold on %画出原系统的幅值相角频域Bode图 figure(2);sys=feedback(s1,1);step(sys) %画出原系统的单位阶跃响应图 程序运行后，得到如下图的未校正系统的Bode图及其性能指标，还有未校正系统的单位阶跃响应曲线。

自控课设串联滞后超前校正..

目录 绪论 (2) 一课程设计的目的及题目 (3) 1.1课程设计的目的 (3) 1.2课程设计的题目 (3) 二课程设计的任务及要求 (4) 2.1课程设计的任务 (4) 2.2课程设计的要求 (4) 三校正函数的设计 (5) 3.1理论知识 (5) 3.2设计部分 (6) 四传递函数特征根的计算 (10) 4.1校正前系统的传递函数的特征根 ................. 错误！未定义书签。 4.2校正后系统的传递函数的特征根 ................. 错误！未定义书签。五系统动态性能的分析.. (12) 5.1校正前系统的动态性能分析 (12) 5.2校正后系统的动态性能分析 (15) 六系统的根轨迹分析.............................. 错误！未定义书签。 6.1校正前系统的根轨迹分析 ....................... 错误！未定义书签。 6.2校正后系统的根轨迹分析 (20) 七系统的奈奎斯特曲线图 (21) 7.1校正前系统的奈奎斯特曲线图 (21) 7.2校正后系统的奈奎斯特曲线图 .................. 错误！未定义书签。2 八系统的对数幅频特性及对数相频特性 .............. 错误！未定义书签。 8.1校正前系统的对数幅频特性及对数相频特性 (23) 8.2校正后系统的对数幅频特性及对数相频特性 ....... 错误！未定义书签。总结............................................ 错误！未定义书签。6参考文献......................................... 错误！未定义书签。

自动控制原理课程设计串联超前滞后校正装置

自动控制原理课程设计报告 一、设计目的 （1）掌握控制系统设计与校正的步骤和方法。 （2）掌握对控制系统相角裕度、稳态误差、剪切频率、相角穿越频率以及增益裕度的求取方法。 （3）掌握利用Matlab对控制系统分析的技能。熟悉MATLAB这一解决具体工程问题的标准软件，能熟练地应用MATLAB软件解决控制理论中的复杂和工程实际问题，并给以后的模糊控制理论、最优控制理论和多变量控制理论等奠定基础。 （4）提高控制系统设计和分析能力。 （5）所谓校正就是在系统不可变部分的基础上，加入适当的校正元部件，使系统满足给定的性能指标。校正方案主要有串联校正、并联校正、反馈校正和前馈校正。确定校正装置的结构和参数的方法主要有两类，分析法和综合法。分析法是针对被校正系统的性能和给定的性能指标，首先选择合适的校正环节的结构，然后用校正方法确定校正环节的参数。在用分析法进行串联校正时，校正环节的结构通常采用超前校正、滞后校正和滞后-超前校正这三种类型。超前校正通常可以改善控制系统的快速性和超调量，但增加了带宽，而滞后校正可以改善超调量及相对稳定度，但往往会因带宽减小而使快速性下降。滞后-超前校正兼用两者优点，并在结构设计时设法限制它们的缺点。 二、设计要求(姬松) 1．前期基础知识，主要包括MATLAB系统要素，MATLAB语言的变量与语句，MATLAB的矩阵和矩阵元素，数值输入与输出格式，MATLAB系统工作空间信息，以及MATLAB的在线帮助功能等。 2．控制系统模型，主要包括模型建立、模型变换、模型简化，Laplace变换等等。 3．控制系统的时域分析，主要包括系统的各种响应、性能指标的获取、零极点对系统性能的影响、高阶系统的近似研究，控制系统的稳定性分析，控制系统的稳态误差的求取。

自控实验报告_频率法串联超前校正

频率法串联超前校正 一．实验目的 1．了解和掌握二阶系统中的闭环和开环对数幅频特性和相频特性（波德图）的构造及绘制方法。 2．了解和掌握超前校正的原理，及超前校正网络的参数的计算。 3．熟练掌握使用本实验机的二阶系统开环对数幅频特性和相频特性的测试方法。 4．观察和分析系统未校正和串联超前校正后的开环对数幅频特性和相频特性，幅值穿越频率处ωc′，相位裕度γ，并与理论计算值作比对。 二．实验内容及步骤 本实验用于观察和分析引入频域法串联超前校正网络后的二阶系统瞬态响应和稳定性。超前校正的原理是利用超前校正网络的相角超前特性，使中频段斜率由-40dB/dec变为-20dB/dec并占据较大的频率范围，从而使系统相角裕度增大，动态过程超调量下降；并使系统开环截止频率增大，从而使闭环系统带宽也增大，响应速度也加快. 1．未校正系统的时域特性的测试未校正系统模拟电路图见图1。本实验将函数发生器（B5）单元作为信号发生器，OUT输出施加于被测系统的输入端Ui，观察OUT从0V 阶跃+2.5V时被测系统的时域特性。 图1未校正系统模拟电路图 未校正系统的开环传递函数为：0.3S) 0.2S(16)S(G模拟电路的各环节参数：积分环节（A5单元）的积分时间常数Ti=R1*C1=0.2S，惯性环节（A6单元）的惯性时间常数T=R2*C2=0.3S，开环增益K=R2/R3=6。实验步骤：注：‘S ST’用“短路套”短接！ （1）将函数发生器（B5）单元的矩形波输出作为系统输入R。（连续的正输出宽度足够大的阶跃信号) ①在显示与功能选择（D1）单元中，通过波形选择按键选中‘矩形波’（矩形波指示灯亮）。 ②量程选择开关S2置下档，调节“设定电位器1”，使之矩形波宽度≥3秒（D1单元左显示）。 ③调节B5单元的“矩形波调幅”电位器使矩形波输出电压=2.5V（D1单元右显示）。（1）构造模拟电路：按图3-3-2安置短路套及测孔联线，表如下。 （3）运行、观察、记录：A6（OUT）接CH1×1档，B5（OUT）接CH2×1档。 ①运行LABACT程序，在界面自动控制菜单下的“线性系统的校正和状态反馈”-实验项目，选中“线性系统的校正”项，弹出线性系统的校正的界面，点击开始，用虚拟示波器CH1

自动控制原理实验七 基于MATLAB控制系统频域法串联校正设计

实验七基于MATLAB控制系统频域法串联校正设计 一、实验目的 （1）对给定系统设计满足频域或时域指标的串联校正装置； （2）掌握频域法设计串联校正的方法； （3）掌握串联校正环节对系统稳定性及过渡过程的影响。 二、实验原理及内容 利用MATLAB可以方便的画出Bode图并求出幅值裕量和相角裕量。将MATLAB应用到经典理论的校正方法中，可以方便的校验系统校正前后的性能指标。通过反复试探不同校正参数对应的不同性能指标，能够设计出最佳的校正装置。 1、串联超前校正 用频域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标。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。 串联超前校正的特点：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度；超前校正会使系统瞬态响应的速度变快，校正后系统的截止频率增大。这表明校正后，系统的频带变宽，瞬态响应速度变快，相当于微分效应；但系统抗高频噪声的能力变差。 用频率法对系统进行串联超前校正的一般步骤为： 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，画出未校正系统的波特图，计算未校正系统的相位裕度。 3）计算超前网络参数a和T。 4）确定校正网络的转折频率。 5）画出校正后系统的波特图，验证已校正系统的相位裕度。 【7-1】给定系统如图7-1所示，试设计一个串联校正装置，使系统满足幅值裕量大于10分贝，相位裕量≥45o 为了满足上述要求，试探地采用超前校正装置G c(s)，使系统变为图7-2的结构。 图7-1 校正前系统