基于时-频域指标的控制系统演化校正

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控制系统时域及频域性能指标的联系

控制系统时域与频域性能指标的联系经典控制理论中，系统分析与校正方法一般有时域法、复域法、频域法。

时域响应法是一种直接法，它以传递函数为系统的数学模型，以拉氏变换为数学工具，直接可以求出变量的解析解。

这种方法虽然直观,分析时域性能十分有用，但是方法的应用需要两个前提，一是必须已知控制系统的闭环传递函数，另外系统的阶次不能很高。

如果系统的开环传递函数未知,或者系统的阶次较高，就需采用频域分析法。

频域分析法不仅是一种通过开环传递函数研究系统闭环传递函数性能的分析方法,而且当系统的数学模型未知时，还可以通过实验的方法建立。

此外，大量丰富的图形方法使得频域分析法分析高阶系统时,分析的复杂性并不随阶次的增加而显著增加.在进行控制系统分析时,可以根据实际情况，针对不同数学模型选用最简洁、最合适的方法，从而使用相应的分析方法，达到预期的实验目的。

系统的时域性能指标与频域性能指标有着很大的关系，研究其内在联系在工程中有着很大的意义。

一、系统的时域性能指标延迟时间t d阶跃响应第一次达到终值h(∞)的50％所需的时间上升时间tr阶跃响应从终值的10％上升到终值的90％所需的时间；对有振荡的系统,也可定义为从0到第一次达到终值所需的时间峰值时间tp阶跃响应越过终值h （∞）达到第一个峰值所需的时间调节时间ts阶跃响应到达并保持在终值h （∞)的±5%误差带内所需的最短时间超调量%σ 峰值h(tp)超出终值h （∞)的百分比,即%σ=()()()∞∞-h h h t p ⨯100％二、系统频率特性的性能指标采用频域方法进行线性控制系统设计时，时域内采用的诸如超调量，调整时间等描述系统性能的指标不能直接使用，需要在频域内定义频域性能指标.1、零频振幅比M(0)：即ω为0时闭环幅频特性值。

它反映了系统的稳态精度， M(0)越接近于1，系统的精度越高.M(0）≠1时，表明系统有稳态误差。

2、谐振峰值Mr ：为幅频特性曲线的A(ω）的最大值。

基于频域的串联校正控制器设计

姓名：指导老师：成绩：学院：电气工程学院专业：自动化班级：实验内容：基于频域的串联校正控制器设计【实验时间】【实验地点】【实验目的】1. 学会采用MATLAB 进行串联超前、滞后和滞后—超前校正控制器的设计；2. 掌握采用有源放大器模拟电路实现串联超前、滞后和滞后—超前校正的方法；3. 练习控制性能比较与评估的方法。

【实验设备与软件】bACT 试验台与虚拟示波器2.MATLAB 软件3.Multisim 软件【实验原理】1、被模拟对象模型描述控制函数：；式中)/(d t e t k k Rb k K +=为传动系数，)/(em t e k k Rb JR T +=为机电时间常数。

2、基于串联超前或串联滞后或滞后—超前校正的闭环控制系统的串联校正方法主要是通过在前向通路上增加校正装置实现保证系统稳定基础上提高系统的暂态性能。

从频率的角度，就是通过校正装置改变原系统的频率特性，包过幅频特性和相频特性，从而达到所要求的性能指标。

串联校正闭环控制框图如下。

串联校正装置有无源和有源之分，均可设计成串联超前或串联滞后或滞后—超前校正方法式。

矫正的基本形式是式中，K 和a 、b 是两类可变参数。

b=1，a>1表示相位超前；a=1，b>1表示相位滞后。

K 用于系统校正后的静态增益，以满足稳态性能指标和扰动抑制性能。

K 的选择取决于抚恤的稳态误差，减小稳态误差就必须增大比列系数，但并不是比例系数越大越好。

【实验内容、方法、过程与分析】 1、实验内容过程与分析)1()(+=s T s K s G em d−−→−)s (R 11s ++=s b s a KC ττ）（用有有缘放大模拟电路模拟永磁他励电枢控制式直流电机机对象，采用基于Bode 图的频率设计方法对以下三种参数的性能指标设计串联校正控制器。

标称参数取J=0.001Kgm2，b=0.01Nm,Kt=Ke=0.1Nm/A,R=1Ω。

自控理论 4-6频域指标与时域指标的关系

2 −40
ω
作业
4 - A -14、 4 -B - 4 、
K s(Ts + 1)
c(t)
例：已知最小相位系统的开环对数幅频特性曲线，试求：性曲线，试求：
L(ω)
(1) 开环传递函数开环传递函数G(s)；； (2) 剪切频率 ωc ； (3) 相角裕量 γ(ωc)； (4) r(t)=(1/4)t2 时的 ess 。
6 0
−40 −20 0.5
ωc
令 G ( jω c ) = 1,
解得
ω c = ω n − 2ζ 2 + 4ζ 4 + 1
γ = 180 + ϕ (ω c ) = tg
0 −1
(4 − 30)
(4 − 31)
求γ
2ζω n
ωc
将式(4-30)代入式代入式(4-31)得将式代入式得
求γ
γ = 180 + ϕ (ω c ) = tg
2.
r(t)
25 s( s + 6)
c(t)
ωn2 =25 得 ζ =0.6 ωn=5
2ζ = 59.2 0
γ = tg
−1
− 2ζ 2 + 4ζ 4 + 1
ω c = ω n − 2ζ 2 + 4ζ 4 + 1 = 3.58
3.
Mr =
1 2ζ 1 − ζ
2
= 1.04
ω r = ω n 1 − 2ζ 2 = 2.65
结论
8 t sω c = tgγ
(4 − 36)
( 2) ω c与ζ、ω n 都有关,当ζ 一定，ω c ↑→ ω n ↑→ t s ↓ 一定，

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：ABSTRACTIn 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：第1章绪论1.1 题目背景、研究意义自动控制系统的计算机仿真是一门综合性较强的学科，它涉及到计算机技术，系统科学，控制工程。

基于时域分析的控制理论研究及应用

基于时域分析的控制理论研究及应用时域分析是控制理论研究中的一种重要方法，它通过研究系统的时域响应来分析和改善系统的控制性能。

本文将基于时域分析的控制理论研究及应用进行探讨。

首先，时域分析的基本原理是通过观察系统的响应特性，通过对系统的输入-输出关系进行分析和推导，从而揭示系统的动态行为。

时域分析常用的方法包括传递函数、步跃响应、频率响应等。

传递函数是一种常用的时域分析方法，它是系统输入和输出之间关系的数学描述。

传递函数可以通过输入输出信号的拉氏变换得到，通过分析传递函数的零点、极点、频率响应曲线等特性，可以得到系统的稳定性、阻尼比、超调量等性能指标。

传递函数的性质和稳定性分析是控制系统设计的重要步骤。

步跃响应是另一种常用的时域分析方法，它通过输入一个单位阶跃信号，观察系统的输出响应。

通过分析步跃响应曲线的上升时间、峰值时间、峰值超调量等性能指标，可以评估和改善系统的控制性能。

频率响应是指系统对不同频率输入信号的响应特性，通过将系统的传递函数变换到频域，可以得到系统的频率响应曲线。

频率响应分析是时域分析的重要补充，可以帮助理解和分析系统的稳定性、抗干扰能力和抗噪声性能等。

在实际应用中，基于时域分析的控制理论具有广泛的应用领域。

例如，工业控制中常用的PID控制器就是基于时域分析的研究成果。

PID控制器通过对系统的误差信号进行比例、积分和微分运算，根据时域分析方法可得到合适的控制参数，从而实现对系统的精确控制。

此外，时域分析还可以应用于信号处理领域。

通过对时域信号的分析和处理，可以提取出信号的重要特征，并应用于音频、视频等领域。

例如，通过时域分析方法可以对噪声信号进行滤波处理，提取出有效信号，从而提高信号的质量和可靠性。

总之，基于时域分析的控制理论研究及应用在控制系统设计和信号处理中具有重要意义。

通过对系统的时域响应进行分析和改善，可以优化系统的控制性能，提高系统的稳定性和鲁棒性。

在实际应用中，时域分析方法也得到了广泛的应用和发展，为工程领域带来了诸多技术进步和创新。

控制系统的时间频域分析与控制方法

控制系统的时间频域分析与控制方法时间频域分析是控制系统中一种常用的方法，用于研究系统的动态响应和控制方式。

通过对系统输入输出信号的时域响应进行频谱分析，我们可以了解系统的频率特性，从而选择合适的控制策略。

本文将介绍控制系统的时间频域分析方法及相应的控制方法。

一、频率响应函数频率响应函数是描述控制系统在各个频率下的响应的函数。

它是输入信号和输出信号的频谱之比。

频率响应函数可以通过系统的传递函数来表示，也可以通过实验测量得到。

常用的频率响应函数包括幅频特性和相频特性。

1. 幅频特性幅频特性是指系统在不同频率下的幅值响应。

通过绘制系统的幅频特性曲线，我们可以直观地了解系统对不同频率信号的放大或衰减程度。

常用的表示幅频特性的方法有Bode图和封闭轨迹图。

2. 相频特性相频特性是指系统在不同频率下的相位响应。

相位响应描述了系统对输入信号的相位偏差。

通过绘制系统的相频特性曲线，我们可以了解系统对不同频率信号的相位变化情况。

相频特性对于稳定性分析和相位补偿很重要。

二、频域分析方法频域分析是利用傅里叶变换原理将信号从时域转换到频域的过程。

在控制系统中，频域分析方法可以帮助我们分析系统的频率特性和稳定性。

1. 傅里叶变换傅里叶变换是一种将信号从时域转换到频域的数学变换方法。

通过傅里叶变换，我们可以得到信号的频谱信息，包括频率和幅值。

2. 快速傅里叶变换快速傅里叶变换是对离散信号进行傅里叶变换的高效算法。

在频域分析中，使用快速傅里叶变换可以快速得到信号的频谱信息，进而进行频率特性分析。

三、频域控制方法频域控制是一种基于频率响应函数的控制方法，通过操作系统的频率响应函数，实现对系统性能的改善。

1. 根轨迹设计法根轨迹设计法是一种通过改变系统的开环传递函数来改进系统动态性能的方法。

通过绘制系统的根轨迹，我们可以分析系统的稳定性、响应速度和稳态误差。

根轨迹设计法可以用来进行系统参数的调整和控制器的设计。

2. Bode图设计法Bode图设计法是一种根据系统的幅频特性和相频特性进行控制器设计的方法。

基于频域分析的自适应控制方法在飞行器系统中的应用

基于频域分析的自适应控制方法在飞行器系统中的应用在飞行器系统中，基于频域分析的自适应控制方法具有广泛的应用前景。

频域分析是一种通过将信号从时域转换为频域，以便更好地理解和处理信号的方法。

自适应控制是一种能够根据系统的反馈信息自动地调整控制器参数的方法。

结合这两种方法，可以有效地改善飞行器系统的性能和稳定性。

首先，基于频域分析的自适应控制方法能够在飞行器系统中提供更好的鲁棒性。

飞行器系统面临着来自外部环境和系统内部变化的各种干扰和扰动。

这些干扰和扰动会影响飞行器的动态响应和稳定性。

通过频域分析，我们可以对飞行器系统的频率特性进行准确的描述和分析，从而更好地理解系统的动态行为。

自适应控制方法能够根据系统的频域特性自动地调整控制器的参数，以适应不同频率范围内的干扰和扰动，从而提高系统的鲁棒性。

其次，基于频域分析的自适应控制方法可以优化飞行器系统的性能。

飞行器系统需要具备快速响应能力和良好的稳定性。

通过频域分析，我们可以识别出飞行器系统的频率特性和共振现象，从而确定系统的稳定范围和频率限制。

自适应控制方法可以根据这些分析结果，在系统的稳定范围内自动地调整控制器的参数，以提供更好的性能。

例如，在飞行器起降阶段，系统需要更快的响应能力，自适应控制方法可以自动调整参数以提高系统的响应速度。

在飞行器巡航阶段，系统需要较好的稳定性，自适应控制方法可以自动调整参数以提供更稳定的控制效果。

此外，基于频域分析的自适应控制方法还可以应用于飞行器系统的故障检测和故障恢复。

飞行器系统中存在各种故障和失效可能，例如传感器故障、执行器故障等。

这些故障会导致飞行器的性能下降甚至系统完全失效。

通过频域分析，我们可以对系统的频率响应进行监测和分析，以检测故障和失效的存在。

自适应控制方法可以根据故障的频率特性和影响程度，自动地调整控制器的参数以实现故障的检测和恢复。

例如，当系统出现传感器故障时，自适应控制方法可以自动调整控制器的参数以补偿传感器故障对系统性能的影响，从而保证飞行器的正常运行。

控制系统的频域分析与校正

G (j ) A ( )ej( )p ( )jq ( )
频率特性 G( j ) 是输入信号频率的复变
函数，当频率从 0 连续变化时，G ( j ) 端点的极坐标轨迹。MATLAB在绘制
Nyquist曲线时频率是从连续变化的。而在自动控制原理的教材中一般只绘制频率从 0 部分曲线。可以分析得出，曲线在范围0 与 0 内，是以横轴为镜像的。
G(ii)=tf(k(ii),[1 10 500]); end bode(G(1),'r:',G(2),'b--',G(3)) title('系统K/(s^2+10s+500)Bode
图,K=10,500,1000','fontsize',16); grid
Magnitude (dB)
系统K/(s2+10s+500)Bode图,K=10,500,1000
20
0
K=1000
-20
K=500
-40
-60
K=10
-80
-100 0
-45
Phase (deg)
-90
-135
-180
0
1
2
3
10
10
10
10
Frequency (rad/sec)
图14.4 例3K分别取10，50,1000的系统Bode图
例4：单位负反馈系统的开环传递函数为 Gk(s)2(s02s2 s)2(0ss1100)
Transfer function: 1000 s + 1000
-------------------------------s^4 + 19 s^3 + 4034 s^2 + 8000 s

控制系统的性能分析与校正

M p 1 0 0 (e / 1 2 )%
tr
cos1 1 2
2 T
tp
2 T 1 2
ts 6T (当 0 .9 ) ts 9 .4T (当 1)
自动控制原理
（2）开环频域指标
剪切频率相位裕量
精确的剪切频率值为
wc
K v (wc
1 T
,即 K vT
1)
0 (wc ) arctg
2 1 4 4 2 2
(按精确 wc计算 )
wc
1
4
4
2
2
wn
自动控制原理
（3）闭环频域指标
谐振峰值
Mr 1(当 0.707)
Mr
2
1 (当 0.707) 1 2
谐振频率 wr 0( 0.707)
闭环带宽
wr wn 1 2 ( 0.707)
wb wn( 0.707)
G(s) G1(s) 1G1(s)Hc(s)
Hc(s)
若 G 1(j)H c(j)1
则表明整个反馈回路的传递函数为
G(j)Hc(1j)
和被包围环节G1(s)全然无关，达到了以1/ Hc(s)取代G1(s)的效果反馈校正的这种作用，在系统设计和高度中，常被用来改选不希望有的某些环节，以及消除非线性、变参量的影响和抑止干扰。
,
H
c
(s)
K
h
,
K
G(s) 1 KKh 1 T s 1 KKh
时间常数变小，即响应变快反馈系数KH越大，时间常数越小
自动控制原理
❖ 3、微分反馈包围惯性环节
K Ts 1
G1(s)
K 1Ts

基于频域方法的系统鲁棒性分析及控制改进

基于频域方法的系统鲁棒性分析及控制改进系统鲁棒性是指系统对外界干扰、参数变化和不确定性的抵抗能力。

频域方法是一种常用的分析系统鲁棒性的方法，它能够帮助我们评估系统的稳定性和性能，并提出相应的控制改进措施。

本文将基于频域方法进行系统鲁棒性分析，并提出相应的控制改进策略。

首先，我们需要了解频域方法在系统鲁棒性分析中的应用。

频域方法主要通过传递函数和频率响应来描述系统的动态特性，通过分析系统在不同频率下的响应来评估系统的鲁棒性。

其中，鲁棒稳定性通过判断系统的幅频特性是否满足一定的约束条件来进行评估；鲁棒性能则通过判断系统的相频特性来进行评估。

频域方法具有计算简单、直观性强的优点，常用于控制系统的设计和分析。

在进行频域分析时，我们需要考虑系统中存在的不确定性和干扰。

不确定性可以包括参数变化、模型误差等，而干扰可以包括外部扰动、测量噪声等。

我们可以使用鲁棒控制理论来分析系统的鲁棒性，其中一个常用的方法是H∞控制。

H∞控制通过设计一个鲁棒稳定控制器，使得系统对不确定性和干扰具有一定的鲁棒性。

在进行系统鲁棒性分析时，我们可以采取以下步骤：1. 确定系统的数学模型和控制框图。

根据实际情况，我们可以建立系统的数学模型，并画出系统的框图。

2. 对系统进行频域分析。

通过对系统传递函数进行频域分析，得到系统的幅频特性和相频特性。

可以使用Bode图和Nyquist图来进行分析。

3. 评估系统的鲁棒稳定性。

根据系统的幅频特性，判断系统的鲁棒稳定性。

一般来说，系统的增益裕度和相位裕度越大，鲁棒稳定性越好。

4. 评估系统的鲁棒性能。

根据系统的相频特性，评估系统的鲁棒性能。

可以使用相位裕度、增益裕度等指标进行评估。

5. 设计鲁棒控制器。

根据系统的鲁棒性分析结果，设计一个鲁棒控制器，提高系统的稳定性和性能。

常用的设计方法包括H∞控制、扰动观测器等。

6. 仿真验证和实验验证。

对设计的鲁棒控制器进行仿真验证和实验验证，评估系统的控制性能和鲁棒性能。

基于频域分析的控制器自整定方法研究及其在化工过程中的应用

基于频域分析的控制器自整定方法研究及其在化工过程中的应用频域分析是现代控制理论中的重要方法之一，它通过将系统的输入输出信号转换到频域来研究系统的特性。

控制器的自整定方法是指在控制系统设计过程中，采用某种策略使得控制器参数能够自动调整，以实现系统的自动调节和优化。

本文将研究基于频域分析的控制器自整定方法及其在化工过程中的应用。

首先，我们将介绍频域分析的基本概念和原理。

频域分析是指将信号从时域转换到频域，通过分析信号在不同频率上的能量分布情况来研究系统的特性。

常用的频域分析方法有傅里叶变换、拉普拉斯变换等。

通过频域分析，我们可以了解系统对于不同频率的输入信号的响应特性，包括幅值频率特性、相位频率特性等。

接着，我们将研究基于频域分析的控制器自整定方法。

频域分析可以帮助我们设计自适应控制器和模型预测控制器等自整定控制器。

自适应控制器根据系统的频率特性自动调整控制器参数，以使得系统能够适应不同的工况和扰动条件。

模型预测控制器则通过预测系统的未来状态来优化控制器参数，以实现更好的控制效果。

在化工过程中，频域分析和控制器自整定方法有着广泛的应用。

化工过程往往具有复杂的动态特性和扰动条件，对控制系统的要求较高。

频域分析可以帮助我们了解化工过程的频率响应特性，以指导控制器参数的选择和调整。

同时，控制器自整定方法可以使得控制系统能够自动适应不同的化工工况，提高控制系统的鲁棒性和响应速度。

在化工过程中，频域分析和控制器自整定方法可以应用于多个方面。

首先，它们可以应用于化工过程的建模和仿真。

通过频域分析，我们可以建立化工过程的频率响应模型，用于仿真和优化控制方案。

其次，频域分析可以帮助我们了解化工过程的频率特性和传递函数，进而指导控制器的设计和参数选择。

最后，控制器自整定方法可以使得控制器能够自动适应不同的化工过程，提高控制系统的鲁棒性和鲁棒性。

值得注意的是，在化工过程中应用频域分析和控制器自整定方法需要考虑到实际的操作条件和工程约束。

实验二.三系统的频域分析法及校正

-2.3394 + 1.0735i -2.3394 - 1.0735i -0.3212
第二节控制系统的设计方法
•
控制系统的设计，就是在系统中引入适当的环节，用以对原有系统的某些性能进行校正，使之达到理想的效果，故又称为系统的校正，下面介绍几种常用的系统校正方法的计算机辅助设计实现。
性能如何描述？控制器的设计：传递函数的结构与参数选择
或
num( s) 1 K 0 den( s)
利用rlocus( )函数可绘制出当开环增益K由0至∝变化时，闭环系统的特征根在s平面变化的轨迹，函数的调用格式为：
rlocus(GH); rlocus(GH,k); [r,K]=rlocus(num,den) [r,K]=rlocus(a,b,c,d)
练习已知系统的开环传递函数
50 G( s) H ( s) ( s 5)( s 2)
绘制系统nyquist曲线。
解 MATLAB编程如下： » k=50; » z=[]; » p=[-5 2]; » [num,den]=zp2tf(z,p,k); »nyquist(num,den)
10 G( s) 2 s 1.2s 10
的nyquist图和bode图。
解 MATLAB编程如下： » num=[10]; » den=[1,1.2,10]; » w=logspace(-2,2,1000); »nyquist(num,den,w) » grid » bode(num,den,w) » grid
其中：返回值r为系统的闭环极点， K为相应的增益。
+ -
G(s) H(s) 图7-12
例
R(s)
-
s 1 1 K 3 0 2 s 5s 6s

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

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 校正前系统用下面地MATLAB语句得出原系统的幅值裕量与相位裕量。

>> G=tf(100, [0.04, 1, 0]);[Gw, Pw, Wcg, Wcp]=margin(G);Gw =InfPw =28.0243Wcg=InfWcp=46.9701可以看出，这个系统有无穷大的幅值裕量，并且其相位裕量γ＝28o，幅值穿越频率Wcp=47rad/sec。

时域系统辨识算法与控制系统参数优化

时域系统辨识算法与控制系统参数优化时域系统辨识算法是一种用于识别和建模动态系统的方法。

通过对系统的输入和输出数据进行分析，可以推导出系统的数学模型和参数，从而实现对系统的准确建模和优化控制。

同时，控制系统参数优化是针对已经建立的系统模型，通过调整控制器参数的方法来实现系统性能的优化。

本文将详细介绍时域系统辨识算法和控制系统参数优化的原理和应用。

时域系统辨识算法的基本原理是通过对系统的输入信号和输出信号进行采样，然后利用特定的数学模型和算法，从采样数据中提取出系统的特性和参数。

常见的时域系统辨识算法包括最小二乘法、自回归移动平均模型、脉冲响应模型等。

其中，最小二乘法是一种基于最小化预测误差的思想，通过对输入输出数据进行拟合，确定系统模型的参数。

自回归移动平均模型则是建立了系统输入和输出信号之间的线性关系，通过对数据的自相关性进行估计，得到系统参数。

脉冲响应模型是根据系统的单位冲激响应，通过对单位冲激信号加权和延时，得到系统的输出响应，从而求解系统的参数。

时域系统辨识算法的应用主要集中在控制系统的建模和预测控制中。

通过对系统的辨识和建模，可以准确地描述系统的动态特性，实现对系统的控制。

在实际应用中，时域系统辨识算法可以应用于工业过程控制、飞行器自动驾驶、机器人控制等领域。

例如，在工业过程控制中，通过对工艺系统的辨识，可以准确了解工艺参数的变化规律，进而实现对工艺过程的优化控制。

在飞行器自动驾驶中，通过对飞行器系统的辨识和建模，可以实现飞行器的自动导航和飞行控制。

在机器人控制中，时域系统辨识算法可以用于理解和模拟机器人的运动特性，从而实现对机器人的精确控制。

控制系统参数优化是基于已经建立的系统模型，通过调整控制器的参数来优化系统性能的方法。

控制系统的性能指标通常包括稳定性、快速性和准确性等方面。

在控制系统参数优化中，可以采用的方法包括插值法、遗传算法、粒子群算法等。

插值法是常用的一种优化方法，通过对参数进行微小的变化，观察系统性能的变化，从而确定最优参数。

自动控制系统校正方法

自动控制系统校正方法
下面将介绍几种常见的自动控制系统校正方法：
1.基于试探法的校正方法：
这种方法通过对控制系统进行试探性的扰动，观察系统的响应来确定
调整参数的大小和方向。

常见的方法有阶跃响应法和斜坡响应法。

阶跃响
应法通过输入一个阶跃信号，观察系统的输出响应，调整参数使输出尽快
收敛到期望值。

斜坡响应法则是通过输入一个斜坡信号，观察系统的输出
响应的斜率，根据斜率的大小和方向调整参数。

2.基于频域分析的校正方法：
这种方法使用频域分析工具来分析系统的幅频特性，从而得到系统的
频率响应函数，进而调整参数使得系统的频率响应函数与期望值尽量接近。

其中最常见的方法是根轨迹法和频率响应曲线法。

根轨迹法通过画出系统
的根轨迹图来分析系统的稳定性和性能，进而调整参数。

频率响应曲线法
通过绘制系统的幅频特性曲线，观察曲线的形状、幅值和相位信息，从而
调整参数。

3.基于模型预测的校正方法：
这种方法通过建立系统的数学模型来进行系统的校正。

常见的方法有
最小二乘法和极大似然法。

最小二乘法通过最小化实际输出与期望输出之
间的平方误差来调整参数。

极大似然法则是通过最大化实际输出的似然函
数来调整参数，从而使系统的输出尽可能接近期望输出。

需要注意的是，不同的自动控制系统校正方法适用于不同的系统和控
制目标。

在进行校正时，需要根据实际情况选择合适的方法，并根据实际
测试结果进行调整和优化。

此外，校正过程中还需考虑系统的非线性特性、外界干扰和噪声等因素的影响，以实现系统的更好性能。

2015年广西大学硕士研究生学位论文抽查评审结果.

潘晓芳
C047
林学院
胡冬冬
理学硕士
生态学工程硕士（林业工程）农业推广硕士
广西不同退耕还林模式生态效益监测与评价
庄嘉
C048
林学院
王泽坤
工程硕士
广西三种人工林木材机械加工与透明涂饰性能研究
苏初旺
C049
林学院
尹丽英
农业推广硕士
降香黄檀人工幼林碳储量和植物营养储量研究
吴庆标
C050
土木建筑工程学院
C002
公共管理学院
雷宸
公共管理硕士
曾凡军
C003
公共管理学院
韦豪
公共管理硕士
基于整体性治理的K县农资市场监管机制研究基于整体性治理理论的地方政府公共危机信息公开路径研究-以永州市为例行政管理民生财政建设中的碎片化问题与整体性治理研究——以教育领域为例马克思的世界文化观研究整体性治理视角下的广西北部湾经济区海关特殊监管区域问题研究科学发展观视角下街道办事处绩效管理问题与对策的研究——以玉林市玉州区的街道办事处为例基于公共文化服务视角的博物馆服务转型研究——以广西民族博物馆为例
付丽华
C082
化学化工学院
赖凤娇
理学硕士
有机化学
林宝凤
C083
化学化工学院
王锦
理学硕士
分析化学
徐远金
良好良好良好良好良好良好合格良好合格良好良好良好合格合格优秀良好良好良好良好合格良好良好合格优秀不合格良好优秀优秀合格良好良好良好
C084
C038
肖萌
理学硕士
凝聚态物理
过渡金属对Mg2Ni吸氢动力学的影响机理南宁市保障性住房建设项目风险管理研究--以中房碧翠园经济适用房项目为例南宁市绿化废弃物资源化综合利用工程项目风险管理研究南南铝业汽车板和船用板项目效益评价和风险管理研究

频域法校正——精选推荐

频域法校正摘要：根据被控对象及给定的技术指标要求，设计自动控制系统，既要保证所设计的系统有良好的性能，满足给定技术指标的要求，还要考虑给定方案的可靠性和经济性。

本设计给出了在指定的技术指标下，对控制系统的设计。

在对系统进行校正的时，采用了波特图的串联滞后—超前校正，对系统校正前后的性能作了分析和比较，并用MATLAB进行了绘图和仿真。

对已校正系统的高频特性有要求时，采用频域法校正较其它方法更为方便。

关键词：控制系统；校正；Bode图；MATLAB；前言如果系统设计要求满足的性能指标属频域特征量，则通常采用频域校正方法。

在开环系统对数频率特性基础上，以满足稳态误差、开环系统截止频率和相角裕度等要求为出发点，进行串联校正的方法。

在伯德图上虽然不能严格定量地给出系统的动态性能，但却能方便地根据频域指标确定校正装置的形式和参数，特别是对已校正系统的高频特性有要求时，采用频域法校正较其它方法更方便。

串联滞后—超前校正兼有滞后校正和超前校正的优点，当待校正系统不稳定，且要求校正后系统的响应速度、相角裕度和稳态精度要求较高时，应采用串联滞后—超前校正。

其基本原理是利用滞后—超前网络的超前部分来增大系统的相角裕度，同时利用滞后部分来改善系统的稳态性能。

1 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、幅值裕量度的求取方法。

（3）掌握利用Bode图对控制系统分析的技能。

（4）提高控制系统设计和分析能力。

2 设计任务书2.1设计任务单位负反馈系统的开环传递函数为：()()()200.00110.51G s s s s =++ ，设计系统使相角裕量65r ≥ ，幅值裕量34h dB =。

2.2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）编程绘制校正装置的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。