自动控制原理课程设计(哈工大)
哈工大自动控制原理课件-第一章
1.2自动控制系统的组成及原理
（4）反馈信号：是被控变量经由传感器等元 件变换并返回到输入端的信号，它要与输入信 号进行比较(相减)以便产生偏差信号，反馈信 号一般与被控变量成正比。 （5）扰动(信号)是加于系统上的不希望的外来 信号，它对被控变量产生不利影响，又称干扰 或“噪声”。
(6)反馈量（Feedback Variable）： 通过检测 元件将输出量转变成与给定信号性质相同且数 量级相同的信号。
1.1自动控制的基本概念
近年来由于计算机与信息技术的迅速发展，控 制工程无论从深度上还是从广度上都在向其他 学科不断延伸与扩展，逐渐发展到以控制论、 信息论、仿生学为基础，以智能机为核心的智 能控制阶段。
本课程重点讲述经典控制理论，即本书的 前6章。
1.2自动控制系统的组成及原理
1.2自动控制系统的组成及原理
作业10% 作业共计5次 试验10% 一到两次试验 大作业10% 两次 期末考试70%
第1章 自动控制系统概述
本章主要内容：
自动控制的概念 自动控制系统的组成 自动控制系统的分类 对自动控制系统的基本要求及典型输入信号 自动控制理论的发展史
1.1自动控制的基本概念
自动控制作为重要的技术手段，在工业、农业、 国防、科学技术领域得到了广泛的应用。 自动控制：是指在无人干预的情况下，利用控制 装置(或控制器)使被控对象(如机器设备或生产过 程)的一个或多个物理量(如电压、速度、流量、液 位等)在一定精度范围内自动地按照给定的规律变 化并达到要求的指标。 例如，电网电压和频率自动地维持不变；数控机 床按照预定的程序自动地切削工件；火炮根据雷 达传来的信号自动地跟踪目标；人造卫星按预定 的轨道运行并始终保持正确的姿态等。这些都是 自动控制的结果。自动控制系统性能的优劣， 将 直接影响到产品的产量、 质量、 成本、 劳动条件 和预期目标的完成。
哈工大自动控制原理大作业
Harbin Institute of Technology自动控制原理设计论文课程名称：自动控制原理设计题目：液压伺服系统校正院系：测控技术与仪器系班级：设计者：学号：指导教师：设计时间：哈尔滨工业大学自动控制原理大作业一、 设计任务书考虑图中所示的系统。
要求设计一个校正装置，使得稳态速度误差常数为-14秒，相位裕度为，幅值裕度大于或等于8分贝。
利用MATLAB 画出已校正系统的单位阶跃响应和单位斜坡响应曲线。
二、 设计过程1、 人工设计1）、数据计算由图可知，校正前的开环传递函数为：0222s+0.10.025(20s 1)G =0.1(s 0.14)(1)44s s s s s +=++++ 其中按频率由小到大分别含有积分环节和放大环节，-20dB/dec ；一阶微分环节，10.05/w rad s =，0dB/dec;振荡环节，22/w rad s =，-40dB/dec;稳态速度误差：0202s+0.1e ()lim (s)lim 0.025(s 0.14)ss s s sG ss s →→∞===++。
显然，此时的相位裕度和稳态速度误差都不满足要求。
为满足题目要求，可以引入超前校正，提高系统的相位裕度和稳态速度误差。
2）、校正装置传递函数 （1）、稳态速度误差常数的确定为使稳态速度误差常数为-14秒,设加入的开环放大倍数为k,加入校正装置后的稳态速度误差满足： 11e ()4k 0.025kss v ∞=== 解得K=160；将K=160带入，对应的传递函数为：0222s+0.14(20s 1)G (s)=1600.1(s 0.14)(1)44s s s s s +=++++ 则校正前（加入k=160的放大倍数后）幅值穿越频率：018.00/c w rad s =，相位裕度：o 00.1631c r =； （2）、校正装置的确定这里采用超前补偿，由前面算得k=160，故设加入的校正装置传递函数为：111G (s)T 1c aT s s +=+ 设计后要求o =50γ,则o 0-=500.163149.8369o o γγ-=；a 满足：01sin 49.83691a a -=+ 解得：a =7.33，取a =8.取1010/18.00/c w rad s w rad s =<=作为第一个转折频率，取第二个转折频率为21*80/w a w rad s ==；在伯德图上过3rad/s 处做斜率为-20dB/dec 的线。
自动控制系统课程设计说明书.
H a r b i n I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y课程设计说明书（论文）课程名称：自动控制理论课程设计设计题目：直线一级倒立摆控制器设计院系：电气学院电气工程系班级：设计者：学号：指导教师：设计时间：2016.6.6-2016.6.19手机号码：哈尔滨工业大学教务处直线一级倒立摆控制器设计摘要：采用牛顿—欧拉方法建立了直线一级倒立摆系统的数学模型。
采用MATLAB 分析了系统开环时倒立摆的不稳定性，运用根轨迹法设计了控制器，增加了系统的零极点以保证系统稳定。
采用固高科技所提供的控制器程序在MATLAB中进行仿真分析，将电脑与倒立摆连接进行实时控制。
在MATLAB中分析了系统的动态响应与稳态指标，检验了自动控制理论的正确性和实用性。
0.引言摆是进行控制理论研究的典型实验平台，可以分为倒立摆和顺摆。
许多抽象的控制理论概念如系统稳定性、可控性和系统抗干扰能力等，都可以通过倒立摆系统实验直观的表现出来，通过倒立摆系统实验来验证我们所学的控制理论和算法，非常的直观、简便，在轻松的实验中对所学课程加深了理解。
由于倒立摆系统本身所具有的高阶次、不稳定、多变量、非线性和强耦合特性，许多现代控制理论的研究人员一直将它视为典型的研究对象，不断从中发掘出新的控制策略和控制方法。
本次课程设计中以一阶倒立摆为被控对象，了解了用古典控制理论设计控制器(如PID控制器)的设计方法和用现代控制理论设计控制器(极点配置)的设计方法，掌握MATLAB仿真软件的使用方法及控制系统的调试方法。
1.系统建模一级倒立摆系统结构示意图和系统框图如下。
其基本的工作过程是光电码盘1采集伺服小车的速度、位移信号并反馈给伺服和运动控制卡，光电码盘2采集摆杆的角度、角速度信号并反馈给运动控制卡，计算机从运动控制卡中读取实时数据，确定控制决策(小车运动方向、移动速度、加速度等)，并由运动控制卡来实现该控制决策，产生相应的控制量，使电机转动，通过皮带带动小车运动从而保持摆杆平衡。
哈工大自动控制原理
哈工大自动控制原理
哈尔滨工业大学自动控制原理（Automatic Control Principles）
是自动控制学科的基础课程之一，旨在介绍自动控制系统的基本原理和方法。
该课程主要内容包括以下几个方面：
1. 控制系统基本概念：介绍控制系统的定义、组成、分类和基本概念，如输入、输出、控制信号和误差等。
2. 控制系统数学模型：介绍控制系统的数学建模方法，包括线性时不变系统和非线性系统的建模方法。
3. 闭环控制原理：介绍闭环控制系统的原理，包括控制器、传感器、执行器和反馈环节的设计与分析。
4. 开环控制原理：介绍开环控制系统的原理，包括传感器、执行器和开环控制器的设计与分析。
5. 稳定性分析与设计：介绍控制系统的稳定性分析方法，包括根轨迹法、频率响应法和Lyapunov稳定性分析法等。
6. 控制系统设计：介绍控制系统的设计方法，包括根轨迹设计、频域设计和状态空间设计等。
7. 多变量控制系统：介绍多变量控制系统的建模、分析和设计方法。
哈尔滨工业大学的自动控制原理课程旨在培养学生对自动控制系统的基本理论和方法的掌握，为进一步学习自动控制专业课程和进行科学研究打下坚实基础。
哈工大自控原理课设报告-电机
H a r b i n I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y课程设计说明书（论文）课程名称：自动控制原理课程设计设计题目：控制系统直流电机院系：控制科学与工程-自动化班级：设计者：学号：指导教师：强盛设计时间：2015年3月哈尔滨工业大学一、人工设计 (4)1.控制系统校正前的传递函数： (4)2.对于性能指标A： (5)（1）问题分析： (5)（2）采用超前校正时： (6)3.对于性能指标B： (8)（1）问题分析： (8)（2）减小误差 (8)二、计算机辅助设计 (8)1. 对于性能指标A (8)（1）被控对象开环simulink图 (8)（2）被控对象的开环bode图 (9)（3）校正以后的simulink图 (10)（4）校正以后的bode图 (10)（5）最后校正完成的闭环simulink图 (11)（6）阶跃响应时的仿真曲线 (11)2. 性能指标B (12)（1）被控对象开环simulink图 (12)（2）被控对象的开环bode图 (12)（3）校正以后的simulink图 (13)（4）超前校正以后的bode图 (14)（5）超前校正之后的闭环simulink图 (14)（6）阶跃响应时的仿真曲线 (15)（7）正弦响应的仿真曲线 (16)（8）用正弦信号输入时，采用顺馈控制的simulink图 (17)（9）加入顺馈控制之后的正弦响应的仿真曲线 (18)三、校正装置电路图 (19)1. 对于性能指标A： (19)(1)超前环节的电路参数 (19)(2)放大环节的电路参数 (20)2. 对于性能指标B： (20)（1）超前环节和放大环节 (20)（2）顺馈环节 (20)四、设计总结 (21)五、设计心得 (22)一、人工设计1.控制系统校正前的传递函数：根据直流电机的工作原理及其公式可得：uKtd d t d d T t d d TT aeMm11212313a=++θθθKK J R TMea M=RL Taaa =JnJ Lm J 21+=将已知条件代入上式，12.171712.0=+=J018.538.941.58.919212.1712=⨯=⨯⨯=TM00625.01210375=-⨯=T autd d td d td d a21018.53331.01212313=++θθθ由于T T M a <<，因此T a 可以忽略，上式第一项变为0. 对上式取拉氏变换，得()()()s s s s U sa 21018.53112=+θθ所以传递函数()()()()1018.53211+==s s s s s G U aθ2.对于性能指标A ： （1）问题分析：由指标（1），将传递函数改写为()1018.534000+=s s G系统的闭环特征方程为：0400018.532=++s s所以由劳斯判据可得：s 253.018 1s 1400 0s1 0该系统稳定，固有传递函数的bode 图如下：修改开环放大倍数为400-40-30-20-100102030405060M a g n i t u d e (d B )10-310-210-110-180-135-90P h a s e (d e g )Bode DiagramFrequency (rad/s)此时的剪切频率和相角裕度分别为：s rad c 74.2=ω 13.2︒=γ本题要求超调量%30≤σp ，过渡过程时间s t s 2≤ 根据经验公式⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-+=1sin 14.016.0γσp ⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-+=⎪⎭⎫ ⎝⎛-1sin 125.21sin 15.12γωγπc s t 求得︒≥82.47γ，s rad c447.4≥ω实际的γ比要求的小很多，因此采用超前校正。
自动控制原理设计报告
H a r b i n I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y自动控制原理设计报告课程名称：自动控制原理设计题目：核反应棒控制系统院系：电气工程及自动化学院班级：设计者：学号：指导教师：设计时间：2011年12月20哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学课程设计任务书*注：此任务书由课程设计指导教师填写。
目录第一章、设计思路 (5)1.1超前补偿方法 (5)1.2闭环主导极点方法 (5)第二章、手工设计部分 (5)2.1、数据计算………………………………………………………………^52.2开环传递函数补偿前后的伯德图 (6)2.3电路实现 (7)第三章、计算机辅助设计部分 (8)3.1 simulink仿真框图 (8)3.2伯德图 (8)3.3阶跃响应曲线 (10)第四章、设计心得体会 (11)第五章、参考文献 (11)第一章设计思路根据题目要求很容易求出系统的开环传递函数为G(s)=Ka/[s2(0.025s+1)]可知系统是三阶的，属于高阶系统，题目有三个要求①设计合适的校正网络，使得系统足够稳定，②系统的阶跃响应的超调量在10%到20%之间，③调节时间不大于2s。
系统的阶跃响应的超调量和调节时间都是系统的动态性能指标，因此如果想要必须从系统的动态指标入手，找出设计突破口。
在设计过程中我先后采用了两种设计思想，第一中是超前滞后补偿思想和闭环主导极点补偿思想。
1.1超前补偿方法高阶系统性能指标间的关系式（经验公式）为：Mr=1/sinγ;σp=0.16+0.4(Mr-1)ts=π[2+1.5（Mr-1）+2.5(Mr-1)2]/wc根据以上公式可求出γ>58。
且wc>3.3rad/s。
因为当wc=3.3rad/s时γ=-10左右，如果采用超前补偿进行相位补偿的话，应该补偿的相位裕度超过了70度，但是当补偿角度大于60度时补偿网络很难实现，因此我考虑使用两次超前补偿，但是经过计算发现，要使第二次超前补偿补偿角度最大（达到60度），第一次超前补偿角度最多也只能达到5度左右。
哈工大自动控制课程设计
课程设计说明书（论文）课程名称：自动控制原理课程设计设计题目：钻机控制系统设计与仿真院系：航天学院控制科学与工程系班级：1204201设计者：谢玉立学号：1120420130指导教师：王松艳、晁涛设计时间：2015年3月2日哈尔滨工业大学钻机控制系统设计与仿真一.人工控制根据受控对象框图，要求性能指标A1.开环放大倍数=100；2.剪切频率3.相位裕度4.谐振峰值5.超调量≦22％6.过渡过程时间≤0.7s7.角速度8.角加速度9.稳态误差：阶跃输入且干扰为零时，稳态误差为零；干扰为阶跃，输入为零时，稳态误差为0.01根据条件9得知。
1由输入引起的稳态误差：01)1()(11lim 0=⋅++⋅=→s s s s G s e s ssr得出)()1(1(lim=+++→s G s s s s s ）（1）2.由干扰引起的偏差信号ss s s G s s s E f 1)1()(1)1(1)(⋅+++-=01.01)(lim 1)1()(1)1(1lim )(lim 000-=-=⋅+++-⋅=→→→=s G s s s s G s s s s sE e s s f s ssf （2）由（1)和（2）得出校正环节 ，形式可以为1Ts 1s (K (s)v c ++=）τG 且 100v =K3由经验公式：srad c c s p w w t 58.23 65 0.719.01(5.2)19.01(5.124.602320sin 22.0)1sin 1(4.061.02≥⇒︒=≤⎥⎦⎤⎢⎣⎡-+-+=︒≥⇒≥⇒≤-+=γπγγγσ）各环节Bode 图系统校正前不变部分手工绘制的Bode 图：得出：s r a dw 97.95.7200=︒=γ（1)可知：采用超前校正，由图斜率较大，故∆取20度︒=∆∆+-=200γγφm10-210-110101102-60-40-20204060ω(rad/s)L (ω)(d B )图2 校正前系统的开环Bode 图得018.011arcsin68.74m =⇒+-=︒=αααφφm4.171lg-=-α由Bode 图可知s rad m w 3.27= 此时︒=76.8γ 满足要求004914.0273.01==⇒=T w m τατ得校正环节1004914.0)10.273100(++=s s s G c （）校正环节Bode 图：图4 校正环节的Bode 图加入串联超前校正之后，系统的Bode 图如下：通过计算得满足条件 。
哈工大自动控制原理设计讲解
H a r b i n I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y课程设计说明书（论文）课程名称：自动控制原理课程设计设计题目：随动系统的校正院系：航天学院班级：设计者：学号：指导教师：设计时间：2014.2哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学课程设计任务书*注：此任务书由课程设计指导教师填写。
目录1、题目要求与分析 (1)1.1题目要求 (1)1.2题目分析 (1)2、人工设计 (1)2.1未校正系统的根轨迹 (1)2.2校正环节 (2)2.2.1 串联迟后校正 (2)2.2.2 串联迟后--超前校正 (4)3、计算机辅助设计 (6)3.1对被控对象仿真 (6)3.2对校正以后的系统仿真 (7)3.2.1 串联迟后校正 (7)3.2.2 串联迟后--超前校正 (8)3.3对校正后闭环系统仿真 (9)3.3.1 串联迟后校正 (9)3.3.2 串联迟后--超前校正 (10)4、校正装置电路图 (11)4.1串联装置原理图 (11)4.2校正环节装置电路 (11)4.2.1 串联迟后校正校正装置电路 (11)4.2.2 串联迟后—超前校正装置电路 (13)5、系统校正前后的nyquist图 (15)5.1系统校正前的nyquist图 (15)5.2系统校正后的nyquist图 (15)5.2.1 串联迟后校正的nyquist图 (15)5.2.2 迟后—超前校正的nyquist图 (16)6、设计总结 (16)7．心得体会 (17)1、题目要求与分析 1.1题目要求（1）、已知控制系统固有传递函数如下： G(s)=)1125.0)(15.0(8++S s s（2）、性能指标要求：a. 输入单位速度信号时，稳态误差e<0.15rad.b. 输入单位阶跃信号时，超调量σρ<35%,调整时间t s <10秒。
c.输入单位阶跃信号时，超调量σρ<25%,调整时间t s <4秒。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
Harbin Institute of Technology课程设计说明书（论文）课程名称：自动控制原理课程设计设计题目：高精度五轴转台方位系统设计与仿真院系：航天学院班级：1104201设计者：学号：指导教师：李志诚由嘉设计时间：2014年2月哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学课程设计任务书目录1、题目要求与分析 (5)1.1题目要求 (5)1.2 题目分析 (5)2、人工设计 (6)2.1 校正方法的选择 (6)2.2 串联迟后校正 (7)2.2.1 串联迟后校正计算 (7)2.2.2 验算 (8)2.3 局部反馈校正 (9)2.3.1 局部反馈校正计算 (9)2.3.2 验算 (11)2.4 校正结果的检验及修正 (11)3、计算机辅助设计 (12)3.1 校正前的开环simulink模型图 (12)3.2 校正前的开环Bode图 (13)3.3 校正后的开环simulink模型图 (14)3.4 校正后的开环Bode图 (14)3.5 校正后的闭环simulink模型图 (15)3.6 校正后的闭环单位阶跃响应仿真曲线 (15)3.7 校正后的闭环正弦响应仿真曲线 (16)4、校正装置电路图 (17)4.1 串联装置原理图 (18)4.2 串联迟后校正环节装置电路 (18)4.2 局部反馈校正环节装置电路 (18)5、设计总结 (19)6、心得体会 (20)1、题目要求与分析 1.1题目要求（1）、对于高精度五轴仿真转台方位系统，已知其固有传递函数为)18.5325.26491(87.95)()(2++=ss s s I s Q（2）、性能指标要求：a. 最大角速度s /500；b. 最大角加速度s /3500；c. 动态误差小于5角秒；d. 剪切频率高于50 1/s ；e. 相角裕度大于45度1.2 题目分析根据题目所给原系统传递函数如下：)18.5325.26491(87.95)()(2++=ss s s I s Q可画出原控制系统的方框图如下令=)(s G 1)18.5325.26491(87.95)()(2=++=s s s s I s Q可求得s rad c /190=ω 代入G(s)得0225)(-=∠c j G ω 045-=γ校正前的Bode 图如附录一所示。
可知剪切频率 190 1/s 远远小于设计要求，相角裕度-45度远远小于设计要求，故原系统不满足要求的指标。
2、人工设计2.1 校正方法的选择为增大带宽可以先增大开环放大倍数，且增大开环放大倍数可以减小动态误差，取增加的开环放大倍数为100.得到控制系统的开环传递函数为)18.5325.26491(9587)()(2++=ss s s I s Q画出当前系统的BODE 图Bode Diagram-50050100150M a g n i t u d e (d B )P h a s e (d e g )增大开环放大倍数后广义被控对象的BODE 图由当前系统的bode 图可以得出：剪切频率为s rad /644相角裕度为85-°相角裕度远远小于系统设计要求的45°，而带宽并未得到提高。
故不应该增大开环放大倍数。
先采用串联迟后校正来设计。
2.2 串联迟后校正 2.2.1 串联迟后校正计算在上述系统中找到︒-=︒+︒+︒-=︒++︒-=∠125104518010180)(γjw G 处的剪切频率，计算得s rad /130=ω，再将s rad /130=ω带入553.4))18.532/1)(5.26491/1(187.95log(20))(log(201302=++⨯⨯==ωjw jw jw jw Gβlog 20))(log(20=jw G 解得6891.1=β取其为1.7取1301011011⨯==c ωτ得077.0=τ 131.0077.07.1=⨯==βτT 求得串联迟后环节为：1131.01077.0)(1++=s s s G c将其并入原系统，)1131.0)(18.5325.26491()1077.0(87.95)()(2++++=s s s s s s I s Q得串联迟后校正后的系统开环bode 图如附录二。
2.2.2 验算令1)1131.0)(18.5325.26491()1077.0(87.95)()()(2=++++==s s s s s s I s Q s G 串联迟后校正以后系统的剪切频率为s rad c /5.68=ω将s rad c /5.68=ω代入)(jw G ∠有︒=∠77)(jw G相角裕度为︒77，满足设计要求。
下面对系统的动态误差进行检验：假正弦输入信号为)sin()(t A t r ω=，由题得185πω=A ，18352πω=A 。
解得1265π=A ，7=ω 当正弦输入信号为)7sin(1265)(t t r π=时，210106.1)()()(-⨯=⋅=s R s s E e φ满足设计要求。
做完迟后校正的方框图如下2.3 局部反馈校正开环Bode 图中有一个不希望折点，导致开环Bode 图两次穿过幅值为零的点，该点处阻尼过小，易导致系统不稳定。
故还需要做局部反馈校正以消除不希望折点。
2.3.1 局部反馈校正计算振荡环节的阻尼比为153.05.26491128.5321=⨯=ς不希望折点处的频率即振荡环节的转折频率为s rad T/762.1625.264911===ω做反馈校正如下校正后的时间常数和阻尼比分别为 时间常数 110144.61762.162115.264911131+⨯=+÷=+÷=+=-ββββK TT阻尼比 101229.0001877.015.26491128.532112211++=+⨯÷⨯+=++=ββτββτββτςςK T K T 为了将不希望折点移到高频区，并且不出现高频谐振现象。
应有：c c Tωωω〉〉==)10~5(17.0~5.0=ς为方便计算，取c ωω10==685rad/s5.0=则可得3310460.15.6811011101110144.6--⨯=⨯=⨯=+⨯=c T ωβ解之得713.16=β代入5.0101229.0001877.0=++=ββτς解之得310435.1-⨯=τ加了局部反馈校正的部分传递函数为713.1702586.05.2649111)(2'++=s s s G局部校正后系统的开环传递函数为)1131.0)(11046.11013.2()1077.0(41.5)1131.0)(713.1702586.05.264911()1077.0(87.95)(3262++⨯+⨯+=++++=--s s s s s s s s s s s G2.3.2 验算局部反馈校正后的转折频率和阻尼比分别为c s rad ωω10/19.6851013.216≈=⨯=-500.01013.221046.163=⨯⨯⨯=--ς满足了设计要求。
2.4 校正结果的检验及修正经过两次校正后系统的开环传递函数为)1131.0)(11046.11013.2()1077.0(41.5)(326++⨯+⨯+=--s s s s s s G 做出串联迟后校正及局部反馈校正后开环传递函数的Bode 图如附录三。
发现剪切频率过小，故应再加一个放大环节。
取20'=K修正后的系统开环传递函数为)1131.0)(11046.11013.2()1077.0(2.108)(326++⨯+⨯+=--s s s s s s G得出最终校正后的系统开环Bode 图如附录四所示。
令1)1131.0)(11046.11013.2()1077.0(2.108)(326=++⨯+⨯+=--s s s s s s G算出剪切频率s rad c /1.64=ω 0100)(-=∠c j G ω 相角裕度 080=γ 满足设计要求。
再验证动态误差。
校正后系统的误差传递函数)1077.0(2.108)1131.0)(11046.11013.2()1131.0)(11046.11013.2()(326326++++⨯+⨯++⨯+⨯=----s s s s s s s s s s e φ将输入信号)7sin(1265)(t t r π=代入 得)42.1007sin(1080.9)(3+⨯=-t t e φ 具体见3.7计算机设计部分。
3、计算机辅助设计3.1 校正前的开环simulink 模型图3.2 校正前的开环Bode 图10101010101010P h a s e (d e g )Bode DiagramFrequency (rad/sec)M a g n i t u d e (d B )Bode DiagramFrequency (rad/sec)P h a s e (d e g )M a g n i t u d e (d B )3.3 校正后的开环simulink 模型图3.4 校正后的开环Bode 图10-310-210-110101102103-225-180-135-90P h a s e (d e g )Bode DiagramFrequency (rad/sec)-50050100150M a g n i t u d e (d B )3.5 校正后的闭环simulink 模型图3.6 校正后的闭环单位阶跃响应仿真曲线Simulink 模型图单位阶跃响应仿真曲线12345678910-0.200.20.40.60.811.2Step ResponseTime,Secondc (t )3.7 校正后的闭环正弦响应仿真曲线Simulink 模型图有图形求得误差约为4.02角秒，符合题目小于5角秒的要求。
4、校正装置电路图4.1 串联装置原理图采用运算放大器和ＲＣ网络构成的串联校正装置，下图是一个串联迟后装置的电路原理图。
4.2 串联迟后校正环节装置电路迟后反馈校正装置的传递函数1131.01077.0)(++=s s s G c可将放大环节K=20计入串联迟后环节，得1131.01077.0*20)('++=s s s G c对于串联迟后环节131.0077.0221111====C R T C R τ 且 20RK 3412=⋅=R R R c所以取 uF 10C C 21== Ωk 7.7R 1= Ωk 1.13R 2= Ωk 77R 3= Ωk 55.6R 4=4.3 局部反馈校正环节装置电路)110435.1(713.16)(3+⨯=-s s G c令1)110435.1(713.16)(3++⨯=-s s s G c ξβτξ<<4431021039.210435.1713.1601.0%1---⨯≈⨯=⨯⨯⨯==βτξ则1102)110435.1(713.16)(43+⨯+⨯=--s s s G c即4221311110210435.1--⨯==⨯==C R T C R τ713.16R K 3412=⋅=R R R c 所以可取 uF 1.0C C 21== Ωk 35.14R 1= Ωk 426.33R 2= Ωk 2R 3= Ωk 35.14R 4=5、设计总结（1）当系统的剪切频率大于要求指标，而相角裕度有小于要求值时，可以先考虑串联迟后校正，当只用串联迟后校正仍不能满足设计指标时（多是剪切频率过小），可在迟后校正的基础上串联超前校正，以使剪切频率适当提高。