串连滞后校正系统的设计

学号08750410

（自动控制原理课程设计）

设计说明书

串联滞后校正装置的设计起止日期：2011 年5 月30 日至2011 年6 月3 日

学生姓名

班级

成绩

指导教师(签字)

电子与信息工程系

2011年5 月28 日

天津城市建设学院

课程设计任务书

2010 —2011 学年第 2 学期

电子与信息工程 系 电气工程及其自动化 专业 08-4 班级 课程设计名称： 自动控制原理课程设计 设计题目： 串联滞后校正装置的设计

完成期限：自 2011 年5 月 30 日至 2011 年 6 月 3 日共 1 周 设计依据、要求及主要内容：

设单位反馈系统的开环传递函数为：)

12(4)(+=

s s s G

要求校正后系统的相角裕度 40≥γ，试设计串联滞后校正装置。 基本要求：

1、对原系统进行分析，绘制原系统的单位阶跃响应曲线，

2、绘制原系统的Bode 图，确定原系统的幅值裕度和相角裕度。

3、绘制原系统的Nyquist 曲线。

4、绘制原系统的根轨迹。

5、设计校正装置，绘制校正装置的Bode 图。

6、绘制校正后系统的Bode 图、确定校正后系统的幅值裕度和相角裕度。

7、绘制校正后系统的单位阶跃响应曲线。

8、绘制校正后系统的Nyquist 曲线。

9、绘制校正后系统的根轨迹。

指导教师（签字）： 教研室主任（签字）： 批准日期：2011年5月28日

目录

一、绪论---------------------------------------------------------4

二、原系统分析---------------------------------------------------5

2.1原系统的单位阶跃响应曲线-------------------------------------6 2.2 原系统的Bode图----------------------------------------------7 2.3原系统的根轨迹-----------------------------------------------9

2.4原系统的Nyquist曲线----------------------------------------10

三、校正装置设计------------------------------------------------10

3.1 校正装置参数的确定-----------------------------------------10

3.2 校正装置的Bode图------------------------------------------11

四、校正后系统的分析--------------------------------------------12

4.1校正后系统的Bode图-----------------------------------------12 4.2校正后系统的单位阶跃响应曲线-------------------------------13 4.3校正后系统的Nyquist曲线-----------------------------------14

4.4 校正后系统的根轨迹-----------------------------------------15

五、总结--------------------------------------------------------15

六、参考文献----------------------------------------------------16

一．绪论

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。

在有些情况下采用串联超前校正是无效的，它受以下两个因素的限制：

1）闭环带宽要求。若待校正系统不稳定，为了得到规定的相角裕度，需要超前网络提高很大的相角超前量。这样，超前网络的a值必须选得很大，从而造成已校正系统带宽过大，使得通过系统的高频噪声电平很高，很可能使系统失控。

2) 在截止频率附近相角迅速减小的待校正系统，一般不宜采用串联超前校正。因为随着截止频率的睁大，待校正系统相角迅速减小，使已校正系统的相角裕度改善不大，很难得到足够的相角超调量。

串联滞后校正是利用滞后网络或PI控制器进行串联校正的基本原理，利用其具有负相移和负幅值的特斜率的特点，幅值的压缩使得有可能调大开环增益，从而提高稳定精度，也能提高系统的稳定裕度。

在系统响应速度要求不高而抑制噪声电平性能要求较高的情况下，可以考虑采用串联滞后校正。此外，如果待校正系统已具备满意的动态性能，仅稳态性能不能满足指标要求，也可以采用串联滞后校正以提高系统的稳态精度，同时保持其动态性能仍然满足性能指标要求。

滞后校正装置的传递函数为

)1(1

1

/1/11)(>++=++=

ββττβττβs s s s s G c

（1-1） 它提供一个负实轴上的零点τ/1-=c z 和一个负实轴上的极点βτ/1-=c p 。零、极点之间的距离由β值决定。

由于β>1，极点位于零点右边，对于s 平面上的一个动点1s ，零点产生的向量角小于极点产生的向量角，因此，滞后校正装置总的向量角为负，故称为滞后校正。

二 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：

1） 根据稳态误差要求，确定开环增益K 。

2） 利用已确定的的开环增益，画出待校正系统的对数频率特性，确定待校正系统的截止频率'c ω，相角裕度γ和幅值裕度h （dB ）。

3） 选择不同的''c ω，计算或查出不同的γ值，在伯德图上绘制γ（''c ω）曲线。

4） 根据相角裕度''γ要求，选择已校正系统的截止频率''c ω。考虑到滞后网络在新的截止频率''c ω处会产生一定的相角滞后c ?（''c ω），因此下式成立： ''γ=γ（''c ω）+c ?（''c ω） （1-8）

式中，''γ是指标要求值，c ?（''c ω）在确定''c ω前可取为- 6，于是，可根据式（2-8）的计算结果，在γ（''c ω）曲线上课查出相应的''c ω值。

5） 根据下述关系式确定滞后网络参数b 和T ：

20lgb+'

L （''c ω）

=0 （1-9） bT

1

=0.1''c ω （1-10） 式（2-9）成立的原因是显然的，因为要保证已校正系统的截止频率为上一步所选的''c ω值，就必须使滞后网络的衰减量20lgb 在数值上等于待校正系统在新截止频率''c ω上的对数幅频值'L （''c ω）。该值在待矫正系统对数幅频曲线上可以查出，于是由式（2-10）可以算出b 值。

根据式（2-10），由已确定的b 值立即可以算出滞后网络的T 值。如果求得

的T 值过大，则难以实现，则可将式（2-10）中的系数0.1适当加大，例如在0.1～0.25范围内选取，而c ?（''c ω）的估计值相应在- 6～- 14范围内确定。 6） 验算已校正系统的相角裕度和幅值裕度。 二．原系统分析

1.单位反馈系统的开环传递函数是：

)

12(4)(+=

s s s G

要求校正后系统的相角裕度 40≥γ，试设计串联滞后校正装置。

（1）对该系统进行分析，绘制该系统的单位阶跃响应曲线，由 MATLAB 绘制该系统的阶跃响应曲线如下图所示：

原系统的单位阶跃响应曲线

该系统响应的程序为： num=[4]; den=[2 1 0]; sys=tf(num,den);

sys1=feedback(sys,1); t=0:0.1:45; step(sys1,t) hold on grid

hold off

（2）对该系统进行分析，由MA TLAB绘制Bode图，图形如下：

原系统的Bode图

该程序为：

num=[4];

den=[2 1 0];

sys=tf(num,den);

margin(sys)

hold on

grid

hold off

a确定各交接频率w及斜率变化值

最小相位惯性环节：w1=1，斜率减小20db/dec;

最小相位惯性环节：w2=1/2=0.5 斜率减小20db/dec;

最小交接频率： w1=1

b绘制频段（W

低频段斜率为-20，过（4,0）

C绘制频段(W≧Wmin)渐进特性曲线

Wmin≦W

W≧W2, k=-20db/dec

d

=1求得c w =1.37

相角裕度γ=180°-90°-c arctan 2w （）

=20° 幅值裕度h=0 穿越频率x w =∞

（3）绘制原系统的根轨迹 化简成一般形式G=2

s s （+0.5）

,极点为（0，-0.5）实轴上根轨迹为（0,-0.5）

分支数n=2

分离点坐标m

j 11j i

11

=d d p n

i Z ==--∑∑ ； 11=0d d 0.5++解得d=-0.25 渐近线坐标

j i

j 11

p z

n-m

n

n

i -

==∑∑；代入数值可得坐标为-0.25

渐近线

角

度

2k+1n-m

π

（）；可得角度为

2

π

原系统的根轨迹

4.原函数奈氏曲线

起点 A(0)= ∞ =-90Φ （0）

终点 ()0A ∞= ()Φ∞=-180° 绘制图形如下图所示：

原系统的Nyquist 曲线

确定校正网络的传递函数.

在系统前向通路中插入一相位滞后校正，确定校正网络的传递函数如下， 由''γ=γ（''c ω）+c ?（''c ω），式中 c ?（''c ω）一般取- 6～- 14，而''γ时系统校正

后的相角裕度，而γ（''c ω）=90°-arctan （2''c ω），结合实际可得''c ω=0.48，根据

20lgb+'L （''c ω）=0 ； bT

1

=0.1''c ω

确定滞后网络参数b 和T ：

解得b=0.17 T=122.5

在知道了b 和T 后则可以确定校正环节的传递函数：1

s 1

s b ++=T T G C ，为

c G =

120.8s

1122.5s

++ 校正装置的Bode 图

校正装置的Bode图num=[20.8 1];

den=[122.5 1];

sys=tf(num,den);

bode(sys)

grid

校正后的传递函数为

4s

s s s

（1+20.8）

（+1）（1+122.5）

系统校正后Bode图

num=[4];

den=[2 1 0];

sys1=tf(num,den);

num1=[20.8 1];

den1=[122.5 1];

sys2=tf(num1,den1);

sys3=sys1*sys2;

margin(sys3)

grid

确定各交接频率w及斜率变化值

最小相位惯性环节：w1=1，斜率减小20db/dec; 最小相位惯性环节：w2=1 斜率减小20db/dec; 最小相位一阶微分环节：w3=20.8 斜率增加20db/dec；最小相位惯性环节w4=1/122.5 斜率减小20db/dec; 最小交接频率： w1=1

γ

幅值裕度h=∞相角裕度=41

校正后系统的单位阶跃响应曲线程序如下：

num=[4];

den=[2 1 0];

sys1=tf(num,den);

num1=[20.8 1];

den1=[122.5 1];

sys2=tf(num1,den1);

sys3=sys1*sys2;

sys4=feedback(sys3 ,1);

t=0:0.1:40;

step(sys4,t)

校正后系统的Nyquist曲线程序如下：

G=tf([83.2 4],[122.5 123.5 1]);

nyquist(G)

校正后系统的根轨迹

校正后的传递函数G=80s 4

s s s +（2+1）（122+1）

；化简函数

G=

80s 120244s s+12s 1122（+）

（）（+）

；所以零点为-0.05，极点为0， 12-， 1122-

分离点坐标m

j 11j i

11

=d d p n

i Z ==--∑∑

；带入数值求得坐标为-0.211 渐近线坐标为j i

j 11

p z

n-m

n

n

i -

==∑∑，渐近线角度

2k+1n-m π（），带入数值可得角度为2

π

三 总结

通过这次的课程设计，是自己对自动化这门课程又有了进一步的认识，尤其是校正系统

的滞后校正方法，同时也学会了公式编辑器的基本使用方法，以及MATLAB 软件的初步使用，对以后的学习工作都有很大的帮助。

刚开始的时候还很迷茫，不知道从何下手，经过一段时间的观察以及询问同学的情况下，开始一步步的进行着，在设计的过程中，意识的自己在校正这方面知识的不足，一些小的知识点都不知道，经过查看资料和同学的帮助下都一一的解决了

同时，这次课程设计让我接触到Matlab 软件，用它对控制系统进行频域分析，大大简化了计算和绘图步骤，计算机辅助设计已经成为现在设计各种系统的主要方法和手段，因此熟练掌握各种绘图软件显得尤为重要。在今后的学习中，我会发挥积极主动的精神，把所学知识与实践结合起来，努力掌握Autocad 、Matlab 等相关软件的使用方法。 同时在这次的课程设计过程中，也充分体会到了团队的重要性，从开始对系统的分析到后来的校正装置的设计，再到后来对校正后系统的分析，都不是一个人能够简简单单就做到的，遇到困难互相帮助使，各种问题都迎刃而解。

通过这次课程设计使我懂得了团队的重要性，专业软件运用的重要性，同时对一些课堂上的知识又进行了进一步的理解，理论与实际结合的重要性，我相信这次的课程设计对我今后的工作与学习都有不小的帮助。

参考文献

[1] 胡寿松. 自动控制原理.科学出版社.2008年

[2] 胡寿松.自动控制原理同步辅导及习题全解.中国矿业大学出版社.2006年

[3]薛定宇.控制系统计算机辅助设计---MATLAB语言及应用. 清华大学出版社.1996年

[4]楼顺天.基于MATLAB的系统分析与设计.西安电子科技大学出版社.1999年

[5]龚剑.MATLAB入门与提高.清华大学出版社.2003年

[6] https://www.doczj.com/doc/0f16736222.html,/

串联滞后校正装置的设计

学号09750201 （自动控制原理课程设计） 设计说明书 串联滞后校正装置的设计起止日期：2012 年 5 月28 日至2012 年 6 月1 日 学生姓名安从源 班级09电气2班 成绩 指导教师(签字) 控制与机械工程学院 2012年6 月1 日

天津城市建设学院 课程设计任务书 2011 —2012 学年第 2 学期 控制与机械工程 学院 电气工程及其自动化 系 09-2 班级 课程设计名称： 自动控制原理课程设计 设计题目： 串联滞后校正装置的设计 完成期限：自 2012 年 5 月 28 日至 2012 年 6 月 1 日共 1 周 设计依据、要求及主要内容： 设单位反馈系统的开环传递函数为：) 2()(+= s s K s G 要求系统的速度误差系数为120-≥s K v ，相角裕度 45≥γ，试设计串联滞后校正装置。 基本要求： 1、对原系统进行分析，绘制原系统的单位阶跃响应曲线， 2、绘制原系统的Bode 图，确定原系统的幅值裕度和相角裕度。 3、绘制原系统的Nyquist 曲线。 4、绘制原系统的根轨迹。 5、设计校正装置，绘制校正装置的Bode 图。 6、绘制校正后系统的Bode 图、确定校正后系统的幅值裕度和相角裕度。 7、绘制校正后系统的单位阶跃响应曲线。 8、绘制校正后系统的Nyquist 曲线。 9、绘制校正后系统的根轨迹。 指导教师（签字）： 系主任（签字）： 批准日期：2012年5月25日

目录 一、绪论 (4) 二、原系统分析 (5) 2.1原系统的单位阶跃响应曲线 (5) 2.2 原系统的Bode图 (5) 2.3 原系统的Nyquist曲线 (5) 2.4 原系统的根轨迹 (5) 三、校正装置设计 (5) 3.1 校正装置参数的确定 (5) 四、校正后系统的分析 (6) 4.1校正后系统的单位阶跃响应曲线 (6) 4.2 校正后系统的Bode图 (6) 4.3 校正后系统的Nyquist曲线 (6) 4.4 校正后系统的根轨迹 (6) 五、总结 (7) 六、参考文献 (7) 七、附图 (8)

自动控制系统的校正

第五章自动控制系统的校正 本章要点 在系统性能分析的基础上，主要介绍系统校正的作用和方法，分析串联校正、反馈校正和复合校正对系统动、静态性能的影响。 第一节校正的基本概念 一、校正的概念 当控制系统的稳态、静态性能不能满足实际工程中所要求的性能指标时，首先可以考虑调整系统中可以调整的参数；若通过调整参数仍无法满足要求时，则可以在原有系统中增添一些装置和元件，人为改变系统的结构和性能，使之满足要求的性能指标，我们把这种方法称为校正。增添的装置和元件称为校正装置和校正元件。系统中除校正装置以外的部分，组成了系统的不可变部分，我们称为固有部分。 二、校正的方式 根据校正装置在系统中的不同位置，一般可分为串联校正、反馈校正和顺馈补偿校正。 1．串联校正 校正装置串联在系统固有部分的前向通路中，称为串联校正，如图5-1所示。为减小校正装置的功率等级，降低校正装置的复杂程度，串联校正装置通常安排在前向通道中功率等级最低的点上。 图5-1 串联校正 2．反馈校正 校正装置与系统固有部分按反馈联接，形成局部反馈回路，称为反馈校正，如图5-2所示。 3．顺馈补偿校正

顺馈补偿校正是在反馈控制的基础上，引入输入补偿构成的校正方式，可以分为以下两种：一种是引入给定输入信号补偿，另一种是引入扰动输入信号补偿。校正装 置将直接或间接测出给定输入信号R(s)和扰动输入信号D(s)，经过适当变换以后，作为附加校正信号输入系统，使可测扰动对系统的影响得到补偿。从而控制和抵消扰动对输出的影响，提高系统的控制精度。 三、校正装置 根据校正装置本身是否有电源，可分为无源校正装置和有源校正装置。 1．无源校正装置 无源校正装置通常是由电阻和电容组成的二端口网络，图5-3是几种典型的无源校正装置。根据它们对频率特性的影响，又分为相位滞后校正、相位超前校正和相位滞后—相位超前校正。 无源校正装置线路简单、组合方便、无需外供电源，但本身没有增益，只有衰减；且输入阻抗低，输出阻抗高，因此在应用时要增设放大器或隔离放大器。 2．有源校正装置 有源校正装置是由运算放大器组成的调节器。图5-4是几种典型的有源校正装 置。有源校正装置本身有增益，且输入阻抗高，输出阻抗低，所以目前较多采用有源图5-2 反馈校正 图5-3 无源校正装置 a)相位滞后 b)相位超前 c)相位滞后-超前

基于MATLAB进行控制系统的滞后-超前校正设计要点

计算机控制技术 ------滞后-超前校正控制器设计 系别：电气工程与自动化 专业：自动化 班级：B110411 学号：B11041104 姓名：程万里

目录 一、 滞后-超前校正设计目的和原理 (1) 1.1 滞后-超前校正设计目的......................................................... 1 1.2 滞后-超前校正设计原理......................................................... 1 二、滞后-超前校正的设计过程 (3) 2.1 校正前系统的参数 (3) 2.1.1 用MATLAB 绘制校正前系统的伯德图................................. 3 2.1.2 用MATLAB 求校正前系统的幅值裕量和相位裕量.................. 4 2.1.3 用MATLAB 绘制校正前系统的根轨迹................................. 5 2.1.4 对校正前系统进行仿真分析.............................................5 2.2 滞后-超前校正设计参数计算 (6) 2.2.1 选择校正后的截止频率c ω............................................. 6 2.2.2 确定校正参数β、2T 和1T (6) 2.3 滞后-超前校正后的验证 (7) 2.3.1 用MATLAB 求校正后系统的幅值裕量和相位裕量..................7 2.3.2 用MATLAB 绘制校正后系统的伯德图.................................8 2.3.3 用MATLAB 绘制校正后系统的根轨迹.................................9 2.3.4 用MATLAB 对校正前后的系统进行仿真分析 (10) 三、前馈控制 3.1 前馈控制原理..................................................................... 12 3.2控制对象的介绍及仿真......................................................... 12 四、 心得体会.............................................................................. 16 参考文献.......................................................................................17 附录 (18)

温度控制系统的滞后校正

题 目: 温度控制系统的滞后校正 初始条件：某温箱的开环传递函数为3()(41) s p e G s s s -=+ 要求完成的主要任务: （包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求） 1、 试用Matlab 绘制其波特图和奈奎斯特图，计算相角裕度和幅值裕度； 2、 试设计滞后校正装置，使系统的相角裕度增加15度。 3、 用Matlab 对校正后的系统进行仿真，画出阶跃相应曲线 时间安排： 指导教师签名： 年 月 日 系主任（或责任教师）签名： 年 月 日

温度控制系统的滞后校正 1 系统传递函数分析 该传递函数由比例环节，延迟环节，积分环节，惯性环节组成。 1.1比例环节 比例环节的传递函数和频率特性: 1)(=s G 1)(=ωj G 幅值特性和相频特性: 。 )()( 1|)G(j |)A (=∠===ωω?ωωj G 对数幅频特性和对数相频特性: 。 )(0 20lg1)20lgA()(L ====ω?ωω 所以对数幅频特性L (ω)是ω轴线。 1.2延迟环节 延迟环节的传递函数和频率特性: s e s G 3)(-= ωωj e j G 3)(-= 幅频特性和相频特性: 1|e *1||)G (j |)A(-3j ===ωωω ?ωωωωω33.57)(3)()(3*-=-=∠=∠=-rad e j G j 对数幅频特性和对数相频特性: ω ω?ωω3*-57.3)(0 20lg1)20lgA()L(==== 由以上可知延迟环节不影响系统的幅频特性，只影响系统的相频特性。 1.3积分环节 积分环节的传递函数和频率特性: s s G 1)(=

自控实验报告-系统校正

西安邮电学院 自动控制原理 实验报告

实验三系统校正 一，实验目的 1.了解和掌握系统校正的一般方法。 2.熟悉掌握典型校正环节的模拟电路构成方法。二．实验原理及电路 1.未校正系统的结构方框图 图1 2.校正前系统的参考模拟方框图 图2 3.校正后系统的结构方框图

图3 4.校正后系统的模拟电路图 图4 三．实验内容及步骤 1.测量未校正系统的性能指标 （1）按图2接线 （2）加入阶跃电压观察阶跃响应曲线，并测出超调量和调节时间，并将曲线和参数记录出来。 2.测量校正系统的性能指标 （1）按图4接线

（2）加入阶跃电压，观察阶跃响应曲线，并测出超调量以及调节时间。 四．实验结果 未校正系统 理论值σ% = 60.4% t s = 3.5s 测量值σ% = 60% t s = 2.8s 校正后系统 理论值σ% = 16.3% t s = 0.35s 测量值σ% = 5% t s = 0.42s

五．心得体会 在课本的第六章，我们学习了线性系统的校正方法，包括串联校正、反馈校正以及复合校正等矫正方法，相对于之前学习的内容，理解起来相对难一些，做起实验来也不容易上手。试验期间，遇到了很多难题，反复调整修改甚至把连接好的电路全都拆了重连，最后终于完成了实验。相对于之前的几次试验，这次实验师最让人头疼的，幸好之前积累了些经验，才使得我们这次实验的时候不至于手忙脚乱，但是也并不轻松。 虽然遇到的困难很多，但是我们却收获的更多，线性系统的校正是自动控制原理中重要的部分，通过理论课的学习，再加上实验课的实践，我终于对这些内容有个系统的理解。

滞后校正

学号：0121111360725 课程设计 用MATLAB进行控制系统的滞题目 后校正设计 学院自动化 专业自动化 班级自动化1102 姓名姚望 指导教师谭思云 2013 年12 月27 日

课程设计任务书 学生姓名： 姚望 专业班级： 自动化1102 指导教师： 谭思云 工作单位： 自动化学院 题 目: 用MATLAB 进行控制系统的滞后校正设计。 初始条件：已知一单位反馈系统的开环传递函数是 ) 1)(1.01()(s s s K s G ++= 要求系统的静态速度误差系数1100-=s K v ， 45≥γ，并且幅值裕度不小于10分贝。 要求完成的主要任务: （包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写 等具体要求） 1、用MATLAB 作出满足初始条件的K 值的系统伯德图，计算系统的幅值裕度和相位裕度。 2、系统前向通路中插入一相位滞后校正，确定校正网络的传递函数，并用MATLAB 进行验证。 3、用MATLAB 画出未校正和已校正系统的根轨迹。 4、课程设计说明书中要求写清楚计算分析的过程，列出MATLAB 程序和 MATLAB 输出。说明书的格式按照教务处标准书写。 时间安排： 1、课程设计任务书的布置，讲解 （半天） 2、根据任务书的要求进行设计构思。（半天） 3、熟悉MATLAB 中的相关工具（一天） 4、系统设计与仿真分析。（三天） 5、撰写说明书。 （二天） 6、课程设计答辩（半天） 指导教师签名： 年 月 日 系主任（或责任教师）签名： 年 月 日

摘要 (1) 1．正特性及校正方法 (2) 1.1滞后校正特性 (2) 1.2滞后校正设计的一般步骤与方法 (2) 2．未校正时系统分析 (4) 2.1伯德图绘制 (4) 2.2未校正系统的相位裕度和幅值裕度 (5) 3. 确定滞后校正传递函数 (6) 4.系统校正前后根轨迹图 (8) 4.1未校正系统根轨迹图 (8) 4.2校正后系统根轨迹图 (9) 5.心得体会 (11) 参考文献 (12)

基于Matlab的自动控制系统设计与校正

自动控制原理课程设计 设计题目：基于Matlab的自动控制系统设计与校正

目录 目录 第一章课程设计内容与要求分析 (1) 1.1设计内容 (1) 1.2 设计要求 (1) 1.3 Matlab软件 (2) 1.3.1基本功能 (2) 1.3.2应用 (3) 第二章控制系统程序设计 (4) 2.1 校正装置计算方法 (4) 2.2 课程设计要求计算 (4) 第三章利用Matlab仿真软件进行辅助分析 (6) 3.1校正系统的传递函数 (6) 3.2用Matlab仿真 (6) 3.3利用Matlab/Simulink求系统单位阶跃响应 (10) 3.2.1原系统单位阶跃响应 (10) 3.2.2校正后系统单位阶跃响应 (11) 3.2.3校正前、后系统单位阶跃响应比较 (12) 3.4硬件设计 (13) 3.4.1在计算机上运行出硬件仿真波形图 (14) 课程设计心得体会 (16) 参考文献 (18)

第一章 课程设计内容与要求分析 1.1设计内容 针对二阶系统 )1()(+= s s K s W ， 利用有源串联超前校正网络（如图所示）进行系统校正。当开关S 接通时为超前校正装置，其传递函数 11 )(++-=Ts Ts K s W c c α， 其中 132R R R K c += ，1 )(13243 2>++=αR R R R R ，C R T 4=， “-”号表示反向输入端。若Kc=1，且开关S 断开，该装置相当于一个放 大系数为1的放大器（对原系统没有校正作用）。 1.2 设计要求 1）引入该校正装置后，单位斜坡输入信号作用时稳态误差1.0)(≤∞e ，开环截止频率ωc’≥4.4弧度/秒，相位裕量γ’≥45°； 2）根据性能指标要求，确定串联超前校正装置传递函数； 3）利用对数坐标纸手工绘制校正前、后及校正装置对数频率特性曲线； c R R

用MATLAB进行控制系统的串联滞后校正设计

课程设计任务书 学生姓名： 专业班级： 电气 班 指导教师： 工作单位： 自动化学院 题 目: 用MATLAB 进行控制系统的串联滞后校正设计。 初始条件：已知一单位反馈系统的开环传递函数是 ()(10.00625)(10.2) K G s s s s =++ 要求系统在单位斜坡输入产生的稳态误差为025.0=sx e ， 501≥γ，幅值裕度h 为30dB 到40dB ，试设计串联滞后校正装置。 要求完成的主要任务: （包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明 书撰写等具体要求） 1、用MATLAB 作出满足初始条件的最小K 值的系统伯德图，计算系统的幅值裕量和相位裕量。 2、在系统前向通路中插入一相位串联滞后校正，确定校正网络的传递函数。 3、用MATLAB 画出未校正和已校正系统的根轨迹。 4、课程设计说明书中要求写清楚计算分析的过程，列出MATLAB 程序和MATLAB 输出。 时间安排： 12.25～27 明确设计任务，建立系统模型 12.28～12.31 绘制波特图和根轨迹图，判断稳定性 1.1～1.3 计算频域性能指标，撰写课程设计报告 指导教师签名： 年 月 日 系主任（或责任教师）签名： 年 月 日

目录 摘要 (3) 1给定系统质量分析 (4) 1.1开环增益K的确定 (4) 1.2时域性能分析 (5) 1.3系统的频域参数 (8) 2 串联滞后校正装置的设计 (9) 2.1 串联滞后校正的目的 (9) 2.3 滞后网络的传递函数计算 (11) 3 校正前后系统性能比较 (14) 4 设计心得体会 (16) 参考文献 (17)

控制系统的滞后校正设计

牡丹江师范学院 本科学生课程设计指导书 题目控制系统的滞后校正设计 班级11级工业电气 学号 姓名 指导教师王淑玉 牡丹江师范学院 2013 年11 月15 日

自控原理课程设计指导书 课程名称：自动控制原理 学时数：2周 学分数： 开课院、系（部）、教研室：物理与电子工程学院电子信息教研室执笔人：王淑玉 编写时间：2013.11.10 设计目的 学习基本理论在实践中综合运用的初步经验，掌握自控原理设计的基本方法、设计步骤，培养综合设计与调试能力。 二、设计任务 （1）画出系统在校正前后的奈奎斯特曲线和波特图； （2）用Matlab画出上述每种情况的阶跃响应曲线，并根据曲线分析系统的动态性能指标； 三、设计内容与要求 根据设计要求和已知条件，确定主要参数，计算并选取外电路的元件参数。 四、设计资料及有关规定 字体符合要求，正确使用编程 五、设计成果要求 设计论文 六、物资准备 1.到图书馆、物理系资料室查阅相关资料

2.到实验室准备器件作好实验准备 七、主要图式、表式 电路图、表要规范，符合设计要求 八、时间安排 2013.11.1 设计动员，发放设计任务书 2013.11.2-2013.11.3查阅资料、拟定设计程序和进度计划 2013.11.4-2013.11.10 确定设计方案、实验、画图、编写设计说明书2013.11.11完成设计，交指导教师审阅 2013.11.14 成绩评定 九、考核内容与方式 考核的内容包括：学习态度；技术水平与实际能力；论文(计算书、图纸)撰写质量；创新性；采取审定与答辩相结合的方式，成绩评定按百分制记分。 十、参考书目 1.田思庆，梁春英自动控制理论中国水利水电出版社 2013 2.魏克新，王云亮编著. MATLAB语言与自动控制系统设计.机械工业出版 社,2000. 3.王正林，王胜开编著. MATLAB/Simulink与控制系统仿真.电子工业出版社. 4.（美）安德鲁，（美）威廉斯编著. 实用自动控制设计指南.化学工业出版社. 5.黄忠霖编著. 自动控制原理的MATLAB实现.国防工业出版社,2007. 6.彭雪峰，刘建斌编著. 自动控制原理实践教程.中国水利水电出版社,2006.

线性系统的滞后校正设计

课 程 设 计 题 目: 线性系统的滞后校正设计 初始条件：已知一单位反馈系统的开环传递函数是 要求校正后系统在单位斜坡输入作用下，系统的稳态误差为1%ss e ≤，相角裕度 45≥γ。 要求完成的主要任务: （包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求） （1） 作出满足初始条件的K 值的未校正系统伯德图，计算系统的幅值裕量和相位裕量。 （2） 在系统前向通路中插入一相位滞后校正装置，确定校正网络的传递函数，并用MATLAB 画出已校正系统的伯德图，计算已校正系统的幅值裕量和相位裕量。

（3）画出未校正和已校正系统的根轨迹。 （4）用Matlab画出已校正系统的单位阶跃响应曲线、求出超调量、峰值时间、调节时间及稳态误差。 （5）课程设计说明书中要求写清楚计算分析的过程，列出MATLAB程序和MATLAB输出。 说明书的格式按照教务处标准书写。 时间安排： 指导教师签名：年月日 系主任（或责任教师）签名：年月日 目录 摘要............................................................. I 1题目分析及解决方法 (1) 1.1题目要求 (1) 1.2要求分析 (1) 1.3方案选择与设计 (1) 2 Bode图滞后校正 (3) 2.1相位滞后校正装置及原理.............................. 错误！未定义书签。 2.2 Bode图滞后校正设计方法 (3) 2.3确定滞后网络的传递函数 (3) 2.4已校正系统Bode图及分析 (4)

3系统校正前后的根轨迹 (6) 3.1待校正系统根轨迹及分析 (6) 3.2已校正系统根轨迹及分析 (6) 4已校正系统单位阶跃响应曲线及性能指标 (8) 结束语.......................................... 错误！未定义书签。参考文献........................................ 错误！未定义书签。本科生课程设计成绩评定表........................ 错误！未定义书签。

串连滞后校正系统的设计

学号08750410 （自动控制原理课程设计） 设计说明书 串联滞后校正装置的设计起止日期：2011 年5 月30 日至2011 年6 月3 日 学生姓名 班级 成绩 指导教师(签字) 电子与信息工程系 2011年5 月28 日

天津城市建设学院 课程设计任务书 2010 —2011 学年第 2 学期 电子与信息工程 系 电气工程及其自动化 专业 08-4 班级 课程设计名称： 自动控制原理课程设计 设计题目： 串联滞后校正装置的设计 完成期限：自 2011 年5 月 30 日至 2011 年 6 月 3 日共 1 周 设计依据、要求及主要内容： 设单位反馈系统的开环传递函数为：) 12(4)(+= s s s G 要求校正后系统的相角裕度 40≥γ，试设计串联滞后校正装置。 基本要求： 1、对原系统进行分析，绘制原系统的单位阶跃响应曲线， 2、绘制原系统的Bode 图，确定原系统的幅值裕度和相角裕度。 3、绘制原系统的Nyquist 曲线。 4、绘制原系统的根轨迹。 5、设计校正装置，绘制校正装置的Bode 图。 6、绘制校正后系统的Bode 图、确定校正后系统的幅值裕度和相角裕度。 7、绘制校正后系统的单位阶跃响应曲线。 8、绘制校正后系统的Nyquist 曲线。 9、绘制校正后系统的根轨迹。 指导教师（签字）： 教研室主任（签字）： 批准日期：2011年5月28日

目录 一、绪论---------------------------------------------------------4 二、原系统分析---------------------------------------------------5 2.1原系统的单位阶跃响应曲线-------------------------------------6 2.2 原系统的Bode图----------------------------------------------7 2.3原系统的根轨迹-----------------------------------------------9 2.4原系统的Nyquist曲线----------------------------------------10 三、校正装置设计------------------------------------------------10 3.1 校正装置参数的确定-----------------------------------------10 3.2 校正装置的Bode图------------------------------------------11 四、校正后系统的分析--------------------------------------------12 4.1校正后系统的Bode图-----------------------------------------12 4.2校正后系统的单位阶跃响应曲线-------------------------------13 4.3校正后系统的Nyquist曲线-----------------------------------14 4.4 校正后系统的根轨迹-----------------------------------------15 五、总结--------------------------------------------------------15 六、参考文献----------------------------------------------------16

自动控制课程设计滞后环节校正

自动化专业课程设计报告 《自动控制原理设计》 班级：自动化10—1班 姓名：许明 学号：1005130116 时间：2012年12月17-21日地点: 实验楼17实验室 指导教师: 崔新忠 自动化教研室

自动控制课程设计 一、课程设计题目： 已知单位反馈系统开环传递函数如下： ()()() 2.80.8O k G s s s s = ++ 试设计滞后校正环节，使其校正后系统的静态速度误差系数 6 v K ≤，系统阻尼比 0.307 ζ=，绘制校正前后系统的单位阶跃响应曲线，开环Bode 图和闭环Nyquist 图。 二、课程设计目的 1. 通过课程设计使学生更进一步掌握自动控制原理课程的有关知识，加深 对内涵的理解，提高解决实际问题的能力。 2. 理解自动控制原理中的关于开环传递函数，闭环传递函数的概念以及二 者之间的区别和联系。 3. 理解在自动控制系统中对不同的系统选用不同的校正方式，以保证得到 最佳的系统。 4. 理解在校正过程中的静态速度误差系数，相角裕度，截止频率，滞后角 频率，分度系数，时间常数等参数。 5. 学习MA TLAB 在自动控制中的应用，会利用MA TLAB 提供的函数求出所需要得到 的实验结果。 三、课程设计内容 1. 已知单位反馈系统开环传递函数如下： ()()() 2.80.8O k G s s s s = ++ 试设计滞后校正环节，使其校正后系统的静态速度误差系数 6 v K ≤，系统阻尼比 0.307 ζ=，绘制校正前后系统的单位阶跃响应曲线，开环Bode 图和闭环Nyquist 图。 假定此时的系统的静态速度误差系数是符合要求的，即：6 v K ≤ 则有：

温度控制系统的滞后校正(完整版)

目录 引言 (1) 1 无源滞后校正的原理 (2) 2 系统校正前的图像 (4) 2.1 系统校正前的波特图 (4) 2.2 系统校正前奈氏图的绘制 (5) 3 校正环节参数计算 (6) 4 系统校正后的图像 (6) 4.1 系统校正后的波特图 (6) 4.2系统校正后的奈氏图 (7) 4.3系统校正前后的波德图对比 (8) 5 校正前后系统的阶跃响应曲线 (9) 6 心得体会 (12) 7 参考文献 (13)

课程设计任务书 学生姓名： 专业班级： 指导教师： 工作单位： 题 目: 温度控制系统的滞后校正 初始条件：某温箱的开环传递函数为3()(41) s p e G s s s -=+ 要求完成的主要任务: （包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求） 1、 试用Matlab 绘制其波特图和奈奎斯特图，计算相角裕度和幅值裕度； 2、 试设计滞后校正装置，使系统的相角裕度增加15度。 3、 用Matlab 对校正后的系统进行仿真，画出阶跃相应曲线 时间安排： 指导教师签名： 年 月 日 系主任（或责任教师）签名： 年 月 日

引言 在现代的科学技术的众多领域中，自动控制技术起着越来越重要的作用。自动控制技术是能够在没有人直接参与的情况下，利用附加装置（自动控制装置）使生产过程或生产机械（被控对象）自动地按照某种规律（控制目标）运行，使被控对象的一个或几个物理量（如温度、压力、流量、位移和转速等）或加工工艺按照预定要求变化的技术。它包含了自动控制系统中所有元器件的构造原理和性能，以及控制对象或被控过程的特性等方面的知识，自动控制系统的分析与综合，控制用计算机（能作数字运算和逻辑运算的控制机）的构造原理和实现方法。自动控制技术是当代发展迅速，应用广泛，最引人瞩目的高技术之一，是推动新的技术革命和新的产业革命的核心技术，是自动化领域的重要组成部分。 自控控制理论是以传递函数为基础的经典控制理论，它主要研究单输出入—单输出，线性定常系统的分析和设计问题。在线性控制系统中，常用的无源校正装置有无源超前网络和无源滞后网络，通过校正来改善系统的动态性能指标。系统的动态性能的改变可以由校正前后的奈奎斯特曲线和波特图看出。

控制系统的滞后-超前校正设计

课程设计 题 目 : 控制系统的滞后－超前校正设计 初始条件： 已知一单位反馈系统 的开环传递函数是 要求系统的静态速度误差系数 K v 10S 1 ，相角裕度 45 要求完成的主要任务 : （包括课程设计工作量及其技术要求， 以及说明书撰写等具体要 求） G(s) K s(s 1)(s 2)

1)用 MATLAB画出满足初始条件的最小 K 值的系统伯德图，计算系统的幅值裕度和相角裕度。 2)前向通路中插入一相位滞后－超前校正，确定校正网络的传递函数。 3)用 MATLAB画出未校正和已校正系统的根轨迹。 4)用 Matlab 画出已校正系统的单位阶跃响应曲线、求出超调量、峰值时间、调节时间 及稳态误差。 5)课程设计说明书中要求写清楚计算分析的过程，列出MATLAB程序和 MATLAB输出。说明 书的格式按照教务处标准书写。 时间安排： 指导教师签名： 系主任(或责任教师)签名：

目录 目录 ................................................. I.. 摘要 ................................................. II 1设计题目和设计要求. (1) 1.1题目 (1) 1.2初始条件 (1) 1.3 设计要求 (1) 1.4 主要任务 (1) 2设计原理 (2) 2.1滞后-超前校正原理 (2) 3设计方案 (4) 3.1校正前系统分析 (4) 3.1.1确定未校正系统的K 值....................................... 4.. 3.1.2 未校正系统的伯德图和单位阶跃响应曲线和根轨迹 (4) 3.1.3 未校正系统的相角裕度和幅值裕度 ............................. 7.. 3.2方案选择 (7) 4设计分析与计算 (8) 4.1校正环节参数计算 (8) 4.1.1已校正系统截止频率c的确定.................................. 8.. 4.1.4校正环节滞后部分交接频率a的确定 ............................ 8. 4.1.1校正环节超前部分交接频率b的确定 ............................ 8. 4.2校正环节的传递函数 (8) 4.3已校正系统传递函数 (9) 5已校正系统的仿真波形及仿真程序 (10) 5.1已校正系统的根轨迹 (10) 5.2已校正系统的伯德图 (11) 5.3已校正系统的单位阶跃响应曲线 (12) 6结果分析 (13) 7总结与体会 (14) 参考文献 (14)

自动控制原理课程设计——串联滞后校正装置的设计

学号 （自动控制原理课程设计） 设计说明书 串联滞后校正装置的设计起止日期：2012 年5 月28 日至2012 年6 月1 日 学生姓名 班级09电气1班 成绩 指导教师(签字) 控制与机械工程学院 2012年6 月1 日

天津城市建设学院 课程设计任务书 2011 —2012 学年第 2 学期 控制与机械工程 学院 电气工程及其自动化 系 09-1 班级 课程设计名称： 自动控制原理课程设计 设计题目： 串联滞后校正装置的设计 完成期限：自 2012 年 5 月 28 日至 2012 年 6 月 1 日共 1 周 设计依据、要求及主要内容： 设单位反馈系统的开环传递函数为：) 13.0)(1()(++= s s s K s G 要求校正后系统的静态速度误差系数110-≥s K v ，相角裕度 45≥γ，试设计串联滞后校正装置。 基本要求： 1、对原系统进行分析，绘制原系统的单位阶跃响应曲线， 2、绘制原系统的Bode 图，确定原系统的幅值裕度和相角裕度。 3、绘制原系统的Nyquist 曲线。 4、绘制原系统的根轨迹。 5、设计校正装置，绘制校正装置的Bode 图。 6、绘制校正后系统的Bode 图、确定校正后系统的幅值裕度和相角裕度。 7、绘制校正后系统的单位阶跃响应曲线。 8、绘制校正后系统的Nyquist 曲线。 9、绘制校正后系统的根轨迹。 指导教师（签字）： 系主任（签字）： 批准日期：2012年5月25日

目录 一、绪论 (4) 二、原系统分析 (4) 2.1原系统的单位阶跃响应曲线 (4) 2.2绘制原系统的Bode图，确定原系统的幅值裕度和相角裕度 (5) 2.3 原系统的Nyquist曲线 (6) 2.4 原系统的根轨迹 (7) 三、校正装置设计 (8) 3.1 校正装置参数的确定 (8) 3.2 校正装置的Bode图 (8) 四、校正后系统的分析 (9) 4.1校正后系统的单位阶跃响应曲线 (9) 4.2 校正后系统的Bode图 (9) 4.3 校正后系统的Nyquist曲线 (10) 4.4 校正后系统的根轨迹 (11) 五、总结 (12) 六、附图 (12)

控制系统的滞后-超前校正设计

控制系统的滞后-超前校正设计

课程设计 题目: 控制系统的滞后－超前校正设计 初始条件：已知一单位反馈系统的开环传递函数是

) 2)(1()(++= s s s K s G 要求系统的静态速度误差系数110v K S -≥，相角裕度 45≥γ。 要求完成的主要任务: （包括课程设计工作量及其技术要 求，以及说明书撰写等具体要求） （1） 用MATLAB 画出满足初始条件的最小K 值的系 统伯德图，计算系统的幅值裕度和相角裕度。 （2） 前向通路中插入一相位滞后－超前校正，确 定校正网络的传递函数。 （3） 用MATLAB 画出未校正和已校正系统的根轨 迹。 （4） 用Matlab 画出已校正系统的单位阶跃响应 曲线、求出超调量、峰值时间、调节时间及稳态误差。 （5） 课程设计说明书中要求写清楚计算分析的过 程，列出MATLAB 程序和MATLAB 输出。说明书的格式按照教务处标准书写。 时间安排： 任务 时间（天） 指导老师下达任务书，审题、查阅相关资料 2 分析、计算 2 编写程序 1 撰写报告 2

论文答辩 1 指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月日

目录 ................................................................................................................... I 摘要 ................................................................................................................. II 1设计题目和设计要求.. (1) 1.1题目 (1) 1.2初始条件 (1) 1.3设计要求 (1) 1.4主要任务 (1) 2设计原理 (2) 2.1滞后-超前校正原理 (2) 3设计方案 (4) 3.1校正前系统分析 (4) 3.1.1确定未校正系统的K值 (4) 3.1.2未校正系统的伯德图和单位阶跃响应曲线和根轨迹 (4) 3.1.3未校正系统的相角裕度和幅值裕度 (7) 3.2方案选择 (7) 4设计分析与计算 (8) 4.1校正环节参数计算 (8) 的确定 (8) 4.1.1已校正系统截止频率ω c ω的确定 (8) 4.1.4校正环节滞后部分交接频率 a ω的确定 (8) 4.1.1校正环节超前部分交接频率 b 4.2校正环节的传递函数 (8) 4.3已校正系统传递函数 (9) 5已校正系统的仿真波形及仿真程序 (10) 5.1已校正系统的根轨迹 (10) 5.2已校正系统的伯德图 (11) 5.3已校正系统的单位阶跃响应曲线 (12) 6结果分析 (13) 7总结与体会 (14) 参考文献 (15) 本科生课程设计成绩评定表 (16)

自动控制原理串联滞后校正装置课程设计

“自控原理课程设计”参考设计流程 一、理论分析设计 1、确定原系统数学模型； 当开关S断开时，求原模拟电路的开环传递函数个G(s)。 c)；ω(γc、ω2、绘制原系统对数频率特性，确定原系统性能： 3、确定校正装置传递函数Gc(s)，并验算设计结果； 设超前校正装置传递函数为： ，rd>1 )，则：'cω处的对数幅值为L('cωm，原系统在ω='cω若校正后系统的截止频率 由此得： 由，得时间常数T为： 4、在同一坐标系里，绘制校正前、后、校正装置对数频率特性； 二、Matlab仿真设计（串联超前校正仿真设计过程） 注意：下述仿真设计过程仅供参考，本设计与此有所不同。 利用Matlab进行仿真设计（校正），就是借助Matlab相关语句进行上述运算，完成以下任务：①确定校正装置；②绘制校正前、后、校正装置对数频率特性； ③确定校正后性能指标。从而达到利用Matlab辅助分析设计的目的。 例：已知单位反馈线性系统开环传递函数为： ≥450，幅值裕量h≥10dB，利用Matlab进行串联超前校正。'γ≥7.5弧度/秒，相位裕量'cω要求系统在单位斜坡输入信号作用时，开环截止频率 c)]、幅值裕量Gmω(γ1、绘制原系统对数频率特性，并求原系统幅值穿越频率wc、相位穿越频率wj、相位裕量Pm[即 num=[20]; den=[1,1,0]; G=tf(num,den); %求原系统传递函数 bode(G); %绘制原系统对数频率特性 margin(G); %求原系统相位裕度、幅值裕度、截止频率[Gm,Pm,wj,wc]=margin(G); grid; %绘制网格线（该条指令可有可无） 原系统伯德图如图1所示，其截止频率、相位裕量、幅值裕量从图中可见。另外，在MATLAB Workspace下，也可得到此值。由于截止频率和相位裕量都小于要求值，故采用串联超前校正较为合适。 图1 校正前系统伯德图 2、求校正装置Gc(s)（即Gc）传递函数 L=20*log10(20/(7.5*sqrt(7.5^2+1))); =7.5处的对数幅值L'cω%求原系统在

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

自控原理超前滞后校正

自控原理超前滞后校正 自动控制原理课程设计 定常系统的频率法超前校正 1问题描述 用频率法对系统进行校正，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，从而提高系统的稳定性，致使闭环系统的频带扩展，以达到改善系统暂态响应的目的。但系统频带的加宽也会带来一定的噪声干扰，为了系统具有满意的动态性能，高频段要求幅值迅速衰减，以减少噪声影响。 2设计过程和步骤 2.1题目已知单位反馈控制系统的开环传递函数： G(s)?7 11S(S?1)(S?1)26 设计超前校正装置，使校正后系统满足： r?40o?2o,wc?1rad/s,h?10 要求： 1、分析建立系统校正环节模型，给出校正后系统的MATLAB仿真结果； 2、运用EWB搭建模拟电路，分别演示校正前后的效果； 3、硬件系统搭建并实现。 2.2计算校正传递函数 （1）MATLAB系统校正前程序如下：

num1=[7];den1=[1/12 2/3 1 0];sys1=tf(num1,den1); margin(sys1); grid 则可得未校正系统的伯德图如图1所示： 自控原理课程设计 Bode Diagram Gm = 1.16 dB (at 3.46 rad/sec) , Pm = 3.36 deg (at 3.24 rad/sec) Magnitude (dB) Phase (deg)10 101010 Frequency (rad/sec)1010 图1 校正前系统的伯德图 由图中可以看出相位裕量角为3.36 o MATLAB系统校正后程序如下： num1=[7];den1=[1/12 2/3 1 0];sys1=tf(num1,den1); num2=[8.2 1];den2=[35.2 1];sys2=tf(num2,den2); sysa=series(sys1,sys2); margin(sysa); grid - 1 - 自控原理课程设计 图2校正后系统的伯德图

串联滞后校正装置的设计(城建自控课设)

学号10750114 （自动控制原理课程设计） 设计说明书 串联滞后校正装置的设计起止日期：2012 年12 月10日至2012 年12月14 日 学生姓名李煜 班级10电气1班 成绩 指导教师(签字) 控制与机械工程学院 2012年12月8日

天津城市建设学院 课程设计任务书 2012 —2013 学年第 1 学期 电子与信息工程 系 电气工程及其自动化 专业 10-1 班级 课程设计名称： 自动控制原理课程设计 设计题目： 串联滞后校正装置的设计 完成期限：自 2012 年12 月 10 日至 2012 年 12 月 14 日共 1 周 设计依据、要求及主要内容： 设单位反馈系统的开环传递函数为：) 13.0)(1()(++= s s s K s G 要求校正后系统的静态速度误差系数15-≥s K v ，相角裕度 45≥γ，试设计串联滞后校正装置。 基本要求： 1、对原系统进行分析，绘制原系统的单位阶跃响应曲线， 2、绘制原系统的Bode 图，确定原系统的幅值裕度和相角裕度。 3、绘制原系统的Nyquist 曲线。 4、绘制原系统的根轨迹。 5、设计校正装置，绘制校正装置的Bode 图。 6、绘制校正后系统的Bode 图、确定校正后系统的幅值裕度和相角裕度。 7、绘制校正后系统的单位阶跃响应曲线。 8、绘制校正后系统的Nyquist 曲线。 9、绘制校正后系统的根轨迹。 指导教师（签字）： 教研室主任（签字）： 批准日期：2012年12月8日

目录 一、绪论 (3) 二、原系统分析 (4) 三、校正设置设计 (7) 3.1 校正装置参数的确定 (7) 3.2 校正装置的Bode图 (8) 四、校正后系统的分析 (9) 4.1校正后系统的单位阶跃响应曲线 (9) 4.2 校正后系统的Bode图 (10) 4.3 校正后系统的Nyquist曲线 (11) 4.4 校正后系统的根轨迹 (12) 五、总结 (13) 六、参考文献 (13) 一、绪论 在系统中，往往需要加入一些校正装置来增加系统的灵活性，使系统发生变化，从而满足给定的各项性能指标。按照校正装置的特性不同，可分为PID校正，超前校正，滞后校正和滞后-超前校正。 我们在这里讨论串联滞后校正。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。