二○一○～二○一一学年第一学期信息科学与工程学院课程设计报告书
课程名称：自动控制原理课程设计班级：
学号：
姓名：
指导教师：
二○一○年十二月
目录
一设计目的--------------------------------------------------3 二设计任务与要求-------------------------------------------3
2.1设计任务-------------------------------------------3
2.2设计要求-------------------------------------------3三设计方法步骤及设计校正图---------------------------4
3.1校正前系统分析-------------------------------------4
3.2滞后-超前校正系统设计---------------------------11
3.3滞后-超前校正系统实现方式-------------------------14
3.4系统校正前后阶跃响应比较---------------------------15 四．总结--------------------------------------------------------18
一 设计目的
1．掌握控制系统的设计与校正方法、步骤。
2．掌握对系统相角裕度、稳态误差和剪切频率以及动态特性分析。 3．掌握利用MATLAB 对控制理论内容进行分析和研究的技能。 4．提高分析问题解决问题的能力。
二 设计任务与要求
2.1设计任务
已知单位负反馈系统的开环传递函数为：
()(0.11)(0.011)k K
G s s s =
++
用用串联校正的频率域方法对系统进行串联校正设计，使系统满足如下动态及静态性指标：
1） 在单位斜坡信号t t r =)(作用下，系统的速度误差系数1100-=s K v ；
1≤ω时，()sin r t t ω=谐波输入的稳态误差70
1
≤ss e ；
2） 系统校正后，相位裕量：045)(>c ωγ；在幅值穿越频率c ω之前不
允许有60/dB -十倍频；
3） 对Hz 60的扰动信号，输出衰减到250/1。
2.2设计要求
1) 分析设计要求，说明串联校正的设计思路（滞后校正，超前校正或滞
后-超前校正）；
2) 详细设计（包括的图形有：串联校正结构图，校正前系统的Bode 图，
校正装置的Bode 图，校正后系统的Bode 图）； 3) MATLAB 编程代码及运行结果（包括图形、运算结果）；
4) 校正实现的电路图及实验结果（校正前后系统的阶跃响应图－MATLAB
或SMULINK 辅助设计）；
5) 校正前后的系统性能指标的计算；
6） 总结（包括课程设计过程中的学习体会与收获、对本次课程设计的认
识等内容）。
三 设计方法步骤及设计校正图
3.1校正前系统分析
校正前系统的开环传递函数为：
G (0.11)(0.011)
K
S S S ++（S ）=
设计校正要求： ①1
100v K s
-= ②1ω≤时，()si n
r t t ω=的170
ss e ≤ ③()45c γω>
, c ω之前不允许有60/dB -十倍频
④60Hz 的扰动信号，输出衰减到
1250
由 1
100v K s -=，得： 100K = 当1ω≤时，由 ()
()()()
E j E j R j R j ωωωω= ，
得 ：
()1
()70
E j R j ωω≤
而 ()()1()R j E j G j ωωω=
+ ，所以 11
1()70
G j ω≤+，即 ()70G j ω≥
()20lg 70
()36.9L L dB
ωω⇒≥⇒≥
当 60f Hz ≥，即 120ωπ= 时：
()1
1()250
G j G j ωω≤+
得： 1
()250
G j ω≤
()20l g 25L ω⇒≤-
()48.0L dB ω⇒≤-
已知开环传递函数100
（S）=，利用Matlab画出以下Bode
G
++
(0.11)(0.011)
S S S
图：
Matlab代码如下：
h1=tf([100],[1,0]);
h2=tf([1],[0.1,1]);
h3=tf([1],[0.01,1]);
h=h1*h2*h3;
[num,den]=tfdata(h);
[mag,phase,w]=bode(num,den);
subplot(211);
semilogx(w,20*log10(mag));grid
subplot(212);
semilogx(w,phase);grid
[gm,pm,wcg,wcp]=margin(mag,phase,w)
原系统Bode图为：
