matlab课程设计——超前校正
matlab校正课程设计
matlab校正课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解Matlab在校正技术中的应用，掌握基本的图像校正原理和方法；2. 学生能运用Matlab软件进行图像的几何变换、灰度变换等校正操作；3. 学生了解图像校正技术在现实生活中的应用，如摄影、遥感图像处理等。
技能目标：1. 学生能熟练使用Matlab软件进行图像校正操作，包括读取、显示、保存图像等基本操作；2. 学生能运用所学知识解决实际问题，如对图像进行畸变校正、对比度增强等；3. 学生具备分析图像校正结果的能力，能够根据需求调整校正参数以获得满意的效果。
情感态度价值观目标：1. 学生通过学习Matlab校正课程，培养对图像处理技术的兴趣，提高学习的积极性和主动性；2. 学生在学习过程中，养成合作、探究的学习习惯，培养团队协作能力；3. 学生能够认识到图像校正技术在实际应用中的重要性，激发他们将所学知识应用于实际问题的热情。
课程性质：本课程为选修课，适用于高年级学生，要求学生具备一定的Matlab编程基础和图像处理知识。
学生特点：学生具备一定的编程能力和图像处理知识，对Matlab校正技术有一定了解，但实践经验不足。
教学要求：结合课程性质和学生特点，注重实践操作，培养学生的动手能力和解决问题的能力。
通过案例教学，使学生能够将所学知识应用于实际问题。
同时，注重培养学生的团队协作能力和创新精神。
在教学过程中，将课程目标分解为具体的学习成果，以便进行有效的教学设计和评估。
二、教学内容1. 图像校正原理- 图像几何变换：旋转、缩放、翻转等；- 图像灰度变换：线性、对数、幂次等变换。
2. Matlab图像校正操作- 图像读取、显示和保存；- 几何变换函数：imrotate、imresize等；- 灰度变换函数：imadjust、histeq等。
3. 实践案例- 摄影图像畸变校正；- 遥感图像对比度增强；- 其他实际应用场景的校正处理。
4. 教学大纲安排- 第1周：图像校正原理介绍，学习图像几何变换和灰度变换；- 第2周：Matlab图像校正操作学习，掌握相关函数的使用；- 第3周：实践案例1，学生分组进行摄影图像畸变校正；- 第4周：实践案例2，学生分组进行遥感图像对比度增强；- 第5周：课程总结与展示，学生分享学习成果。
用MATLAB进行控制系统的滞后-超前校正设计
课程设计任务书学生姓名： 专业班级：指导教师： 程 平 工作单位： 自动化学院 题 目: 用MATLAB 进行控制系统的滞后－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)102.0)(11.0()(++=s s s Ks G要求系统的静态速度误差系数150-≥S v K ， 40≥γ,s rad w c /10≥。
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、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、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 对校正前后的系统进行仿真分析，画出阶跃响应曲线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 日串联滞后-超前校正兼有滞后校正和超前校正的优点，即已校正系统的响应速度较快，超调量较小，抑制高频噪声的性能也较好。
当校正系统不稳定，且要求校正后系统的响应速度，相角裕度和稳态精度较高时，以采用串联滞后-超前校正为宜。
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。
此次课程设计就是利用MATLAB对一单位反馈系统进行滞后-超前校正。
通过运用MATLAB的相关功能，绘制系统校正前后的伯德图、根轨迹和阶跃响应曲线，并计算校正后系统的时域性能指标。
关键字：超前-滞后校正 MATLAB 伯德图时域性能指标1 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)2 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 (4)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 (6)2.2 滞后-超前校正设计参数计算 (7) (8)2.2.1 选择校正后的截止频率c2.2.2 确定校正参数 (8)2.3 滞后-超前校正后的验证 (9)2.3.1 用MATLAB求校正后系统的幅值裕量和相位裕量 (9)2.3.2 用MATLAB绘制校正后系统的伯德图 (10)2.3.3 用MATLAB绘制校正后系统的根轨迹 (11)2.3.4 用MATLAB对校正前后的系统进行仿真分析 (12)3 心得体会 (14)参考文献 (16)用MATLAB进行控制系统的滞后－超前校正设计1 滞后-超前校正设计目的和原理1.1 滞后-超前校正设计目的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。
用MATLAB进行控制系统的超前校正设计-课设
课程设计任务书学生姓名： 汪鹏 专业班级：自动化专业0806班指导教师： 陈跃鹏 工作单位： 自动化学院 题 目: 用MATLAB 进行控制系统的超前校正设计 初始条件：已知一单位反馈系统的开环传递函数是已知一单位反馈系统的开环传递函数是: :)5.01)(05.01()(s s s Ks G ++=要求系统跟随2r/min 的斜坡输入产生的最大稳态误差为2°， 45³g 。
要求完成的主要任务:（包括课程设计工作量及其技术要求，（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写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。
值裕量和相位裕量。
2、在系统前向通路中插入一相位超前校正，确定校正网络的传递函数。
、在系统前向通路中插入一相位超前校正，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。
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:任务任务时间（天）时间（天）审题、查阅相关资料审题、查阅相关资料2 分析、计算分析、计算3 编写程序编写程序 2 撰写报告撰写报告2论文答辩论文答辩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1、 超前校正概述-----------------------------------------------------------------------21.1 何谓校正------------------------------------------------------------------------------21.2 超前校正的原理及方法-----------------------------------------------------------31.2.1 超前校正的原理-------------------------------------------------------------31.2.2 超前校正的应用------------------------------------------------------------42、控制系统的超前校正设计---------------------------------------------------------------52.1 初始态分析-------------------------------------------------------------------------52.2 超前校正分析及校正-------------------------------------------------------------82.2.1 校正装置参数的选择与计算---------------------------------------------8------------------------------------------10校正后的验证------------------------------------------102.2.2 校正后的验证2.2.3校正对系统性能改变的分析------------------------------12校正对系统性能改变的分析------------------------------123、心得体会------------------------------------------------------------------------------------14参考文献----------------------------------------------------------------------------------------15用MATLAB 进行控制系统的超前校正设计1、超前校正概述1.1、何谓校正所谓校正，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，使系统整个特性发生变化，从而满足给定的各项性能指标。
自动控制原理MATLAB课程设计--滞后-超前校正
滞后-超前校正——课程设计一、设计目的:1. 了解控制系统设计的一般方法、步骤。
2. 掌握对系统进行稳定性的分析、稳态误差分析以及动态特性分析的方法。
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、设计内容与要求:设计内容：1. 阅读有关资料。
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，满足工作要求。
设计条件：１、被控制对象的传递函数是m m 1m 2012mn sn 1n 2012nb s b s b s b ()a s a a s a G S ----+++⋯+=+++⋯＋（ｎ≥ｍ）２、参数ａ０，ａ１，ａ２，．．．ａｎ和ｂ０，ｂ１，ｂ２，．．．ｂｍ因小组而异。
设计要求：1. 能用MATLAB 解复杂的自动控制理论题目。
2. 能用MATLAB 设计控制系统以满足具体的性能指标。
3. 能灵活应用MATLAB 的CONTROL SYSTEM 工具箱和SIMULINK 仿真软件，分析系统的性能。
三、设计步骤：１、自学ＭＡＴＬＡＢ软件的基本知识，包括ＭＡＴＬＡＢ的基本操作命令。
控制系统工具箱的用法等，并上机实验。
２、基于ＭＡＬＡＢ用频率法对系统进行串联校正设计，使其满足给定的领域性能指标。
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。
已知开环传递函数为G(S)= 0(2)(40)k s s s ++,使用频率法设计串联滞后—超前校正装置，使系统的相角裕度大于等于40°，静态速度误差系数等于20。
校正前根据上式可化简G(S)= 00.0125(0.51)(0.0251)k s s s ++，所以公式G(S)=20(0.51)(0.0251)s s s ++,所以=1，则c w = 6.1310，相角裕度γ为9.3528。
用MATLAB进行控制系统的滞后-超前校正设计
课程设计任务书学生姓名： 李 超 专业班级： 电气 1001班 指导教师： 刘志立 工作单位： 自动化学院 题 目: 用MATLAB 进行控制系统的滞后－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110-≥S K v ，ο45≥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、 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、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 对校正前后的系统进行仿真分析，画出阶跃响应曲线，计算其时域性能指标。
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MATLAB是一个包含大量计算算法的集合。
其拥有600多个工程中要用到的数学运算函数，可以方便的实现用户所需的各种计算功能。
函数中所使用的算法都是科研和工程计算中的最新研究成果，而前经过了各种优化和容错处理。
在通常情况下，可以用它来代替底层编程语言，如C和C++。
在计算要求相同的情况下，使用MATLAB的编程工作量会大大减少。
MATLAB的这些函数集包括从最简单最基本的函数到诸如矩阵，特征向量、快速傅立叶变换的复杂函数。
函数所能解决的问题其大致包括矩阵运算和线性方程组的求解、微分方程及偏微分方程的组的求解、符号运算、傅立叶变换和数据的统计分析、工程中的优化问题、稀疏矩阵运算、复数的各种运算、三角函数和其他初等数学运算、多维数组操作以及建模动态仿真等。
此次课程设计就是利用MATLAB对一单位反馈系统进行滞后-超前校正。
用MATLAB进行控制系统的超前校正设计1
（c ）=arctgaT arctgT 将上式对 求导并且令其为零，得到最大超前角频率：
（1-2）
m 1/ T a 将上式代入（1-2），得最大超前角：
（1-3）
2
武汉理工大学《自动控制3 原理》课程设计说明书
m
arctg
a 2
1 a
arcsin
a a
1 1
同时还容易得到 m c 。
Bode Diagram 50
0
Magnitude (dB)
-50
-100
-150 -90
-135
Phase (deg)
-180
-225
-270
10-1
100
101
102
103
Frequency (rad/sec)
图 8 校正后系统的伯德图
用 MATLAB 验证校正后的相角裕度和幅值裕度，相应程序为：
时间安排：
任务 审题、查阅相关资料
分析、计算 编写程序 撰写报告 论文答辩
时间（天） 1 1.5 1 1 0.5
指导教师签名： 系主任（或责任教师）签名：
2012 年 12 月 17 日 年 月日
武汉理工大学《自动控制1 原理》课程设计说明书
用 MATLAB 进行控制系统的 超前校正设计
1、超前校正概述
稳态速度误差系数： Kv
lim sG(s)H (s)
s0
K
稳态误差 ess
R Kv
12 K
2
选取 K=6（rad）-1 ，则待校正的系统开环传递函数为：
G（s）=
6
s（1+0.05s ）（1+0.5s ）
用MATLAB进行控制系统的超前校正设计
用MATLAB进行控制系统的超前校正设计超前校正是一种用于控制系统设计的技术，它通过提前预测系统的动态性质，并校正输出信号，以改善系统的性能和稳定性。
在MATLAB中，我们可以使用控制系统工具箱来进行超前校正的设计。
超前校正的设计步骤如下：1. 确定系统的传递函数模型：首先，我们需要确定待控制系统的数学模型，通常使用传递函数表示。
在MATLAB中，我们可以使用`tf`函数定义传递函数。
例如，如果系统的传递函数为G(s) = (s + 2)/(s^2 + 5s + 6)，可以用以下命令定义该传递函数：```matlabG = tf([1 2], [1 5 6]);```2.确定要求的超前时间常数和相位余量：超前校正的目标是在系统的低频区域增加相位余量，以提高系统的稳定性和性能。
我们需要根据应用需求确定所需的超前时间常数和相位余量。
一般来说，相位余量取值在30到60度之间较为合适。
3.计算所需的超前网络增益：根据所需的超前时间常数和相位余量，可以使用以下公式计算所需的超前网络增益：```matlabKc = 1 / sqrt(phi) * abs(1 / evalfr(G, j * w_c))```其中，phi为所需的相位余量，w_c为所需的截止角频率，evalfr函数用于计算传递函数在复频域上的值。
4. 设计超前校正网络：超前校正网络通常由一个增益项和一个零点组成，用于提高低频响应的相位余量。
使用`leadlag`函数可以方便地设计超前校正网络。
例如，以下命令可以设计一个零点在所需截止频率处的超前校正网络：```matlabw_c=1;%所需的截止角频率phi = 45; % 所需的相位余量Gc = leadlag(w_c, phi);```5. 计算开环传递函数和闭环传递函数：使用`series`函数可以计算超前校正网络和原系统传递函数的乘积，得到开环传递函数。
而使用`feedback`函数可以根据需要计算闭环传递函数。
基于MATLAB的滞后-超前校正器的设计
2009级自动化专业《计算机控制技术》课程设计任务书
论文
题目
基于MATLAB的滞后-超前校正器的设计
设计类型
导师姓名
主要内容及目标
滞后-超前校正设计的基本原理是利用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。这种校正方法兼有滞后校正和超前校正的优点，即已校正系统响应速度较快，超调量较小，抑制高频噪声的性能也较好。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较高时，采用滞后-超前校正比较适合。
滞后-超前校正器的传递函数可表示为： 其中： . =1, >1，. <1， 为网络的滞后部分， 为网络的超前部分。。
具有的设计条件
1．PC机一台，教学实验箱一台;，
计划学生数及任务
3人
（1）：明确课题功能。
（2）：把复杂问题分解为若干模块，确定各模块处理方法。
（3）：编制程序，根据流程图来编制源程序
（5）：调试和修改，直到程序运行结果正确为止。
计划设计进程
一、总体方案设计
二、控制系统的建模和数字控制器设计
三、软件设计
四、编写课程设计说明书，绘制完整的校正前后的Bode图和系统的阶跃响应曲线图。
参考文献
1．于海生计算机控制技术[M]北京：机械工业出版社，2007.6
2、王素青.基于MATLAB的滞后-超前校正器的设计[J].微计算机信息，2009，25（6-1）
用matlab实现超前系统的校正设计
2校正前系统的稳定情况
2.1校正前系统的伯德图
控制系统的超前校正设计
1设计原理
1.
当控制系统的开环增益增大到满足静态性能所要求的数值时，系统有可能不稳定，或者即使能稳定，其动态性能一般不理想。在这种情况下，需要在系统的前向通道中加一超前校正，一是现在开环增益不变的前提下，系统的动态性能也能满足设计要求。
超前校正的传递函数为：
其中 ，它的频率响应为：
截止频率 ，
穿频率 ，
相角裕度 ，
幅值裕度h=11.3dB，
显然 ，需进行超前校正。
2.3校正前系统的根轨迹
用Matlab绘制根轨迹程序为
num=[6];
den=[conv([0.05 1],[0.5 1]) 0];
rlocus(num,den);
grid
校正前系统根轨迹如图2所示。
图2校正前系统根轨迹
6．答辩（25分）
总分
最终成绩评定：（以优、良、中、及格、不及格评定）
指导教师签字：
年月日
den1=conv([0.108 1 0],conv([0.05 1],[0.5 1]));
bode(num1,den1)
grid
图5校正后系统的伯德图
3.3校正后系统的根轨迹
用Matlab软件进行仿真，此时校正后系统的根轨迹图如图6所示。
num1=6*[0.431 1];
den1=conv([0.108 1 0],conv([0.05 1],[0.5 1]));
用matlab进行控制系统的超前校正设计
课程设计任务书学生姓名： 专业班级：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)5.01)(05.01()(s s s Ks G ++=要求系统跟随2r/min 的斜坡输入产生的最大稳态误差为2°， 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 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、在系统前向通路中插入一相位超前校正，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 日目录摘要 (1)1 绪论 (2)1.1设计的目的及意义 (3)1.2何谓校正 (3)1.3超前校正的原理及方法 (4)1.3.1 超前校正的原理 (4)1.3.2超前校正的应用 (5)2控制系统的超前校正设计 (6)2.1初始态分析 (6)2.2超前校正分析及校正 (9)2.2.1校正装置参数的选择与计算 (9)2.2.2校正后的验证 (11)2.2.3校正对系统性能改变的分析 (13)3心得体会 (15)参考文献 (17)摘要用MATLAB进行控制系统的超前校正设计是对所学的自动控制原理的初步运用。
本课程设计先针对校正前系统的稳定性能，用MATLAB画出其根轨迹、奈奎斯特曲线及伯德图进行分析，是否达到系统的要求，然后对校正装置进行参数的计算和选择，串联适当的超前校正装置。
用MATLAB进行控制系统的滞后-超前校正设计
课程设计任务书学生姓名： 葛福臻 专业班级： 自动化0805 指导教师： 陈跃鹏 工作单位： 自动化学院 题 目: 用MATLAB 进行控制系统的滞后－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110-≥S K v ， 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，和说明书撰写等具体要求）1、 MATLAB 作出知足初始条件的最小K 值的系统伯德图，计算系统的幅值裕量和相位裕量。
二、前向通路中插入一相位滞后－超前校正，肯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 对校正前后的系统进行仿真分析，画出阶跃响应曲线，计算其时域性能指标。
5、课程设计说明书中要求写清楚计算分析的进程，列出MATLAB 程序和MATLAB 输出。
说明书的格式依照教务处标准书写。
时刻安排:指导教师签名: 年月日系主任（或责任教师）签名: 年月日摘要MATLAB是一个包括大量计算算法的集合。
其拥有600多个工程中要用到的数学运算函数，能够方便的实现用户所需的各类计算功能。
函数中所利用的算法都是科研和工程计算中的最新研究功效，而前通过了各类优化和容错处置。
在通常情形下，能够用它来代替底层编程语言，如C和C++。
在计算要求相同的情形下，利用MATLAB的编程工作量会大大减少。
MATLAB的这些函数集包括从最简单最大体的函数到诸如矩阵，特征向量、快速傅立叶变换的复杂函数。
函数所能解决的问题其大致包括矩阵运算和线性方程组的求解、微分方程及偏微分方程的组的求解、符号运算、傅立叶变换和数据的统计分析、工程中的优化问题、运算、复数的各类运算、三角函数和其他初等数学运算、多维数组操作和建模动态仿真等。
这次课程设计就是利用MATLAB对一单位反馈系统进行滞后-超前校正。
通过运用MATLAB的相关功能，绘制系统校正前后的伯德图、根轨迹和阶跃响应曲线，并计算校正后系统的时域性能指标。
用MATLAB进行控制系统的滞后-超前校正设计 自动化课程设计
自动化课程设计设计题目：系统超前滞后频域法校正学院：机械电气工程学院指导老师：鲁敏学生姓名：张海港学号：2008092617专业：电气工程及其自动化班级：08级（4）班课程设计任务书学生姓名： 张海港 专业班级：电气自动化08（4） 指导教师： 鲁敏 工作单位：机械电气工程学院 题 目: 控制系统的滞后－超前校正设计 初始条件：已知系统的传递函数是)15.0)(161(180)(++=s s s s G要求系统的db Kg 10≥， 345±≥γ， s Ts 3≤,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、MATLAB 作出的系统伯德图，计算系统的幅值裕量和相位裕量。
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 对校正前后的系统进行仿真分析，画出阶跃响应曲线，计算其时域性能指标。
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。
时间安排:MATLAB是一个包含大量计算算法的集合。
其拥有600多个工程中要用到的数学运算函数，可以方便的实现用户所需的各种计算功能。
函数中所使用的算法都是科研和工程计算中的最新研究成果，而前经过了各种优化和容错处理。
在通常情况下，可以用它来代替底层编程语言，如C和C++。
在计算要求相同的情况下，使用MATLAB的编程工作量会大大减少。
MATLAB的这些函数集包括从最简单最基本的函数到诸如矩阵，特征向量、快速傅立叶变换的复杂函数。
函数所能解决的问题其大致包括矩阵运算和线性方程组的求解、微分方程及偏微分方程的组的求解、符号运算、傅立叶变换和数据的统计分析、工程中的优化问题、稀疏矩阵运算、复数的各种运算、三角函数和其他初等数学运算、多维数组操作以及建模动态仿真等。
此次课程设计就是利用MATLAB对一单位反馈系统进行滞后-超前校正。
基于matlab进行控制系统的滞后超前校正设计
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…………………………………………………11.2 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…………………………………………………………22.1.1 用MATLAB绘制校正前系统的伯德图 (2)2.1.2 用MATLAB求校正前系统的幅值裕量和相位裕量 (3)2.1.3 用MATLAB绘制校正前系统的根轨迹 (3)2.1.4 对校正前系统进行仿真分析………………………………………42.2 滞后-超前校正设计参数计算……………………………………………42.2.1 选择校正后的截止频率 (4)2.2.2 确定校正参数、和 (4)2.3 滞后-超前校正后的验证 (5)2.3.1 用MATLAB求校正后系统的幅值裕量和相位裕量 (5)2.3.2 用MATLAB绘制校正后系统的伯德图 (5)2.3.3 用MATLAB绘制校正后系统的根轨迹 (6)2.3.4 用MATLAB对校正前后的系统进行仿真分析 (6)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)一、 滞后-超前校正设计目的和原理1.1 滞后-超前校正设计目的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。
用MATLAB进行控制系统的超前校正设计-课设
课程设计任务书学生姓名： 汪鹏 专业班级：自动化专业0806班指导教师： 陈跃鹏 工作单位： 自动化学院题 目: 用MATLAB 进行控制系统的超前校正设计 初始条件：已知一单位反馈系统的开环传递函数是:)5.01)(05.01()(s s s Ks G ++=要求系统跟随2r/min 的斜坡输入产生的最大稳态误差为2°， 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 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、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1、超前校正概述-----------------------------------------------------------------------21.1 何谓校正------------------------------------------------------------------------------21.2 超前校正的原理及方法-----------------------------------------------------------31.2.1 超前校正的原理-------------------------------------------------------------31.2.2 超前校正的应用------------------------------------------------------------42、控制系统的超前校正设计---------------------------------------------------------------52.1 初始态分析-------------------------------------------------------------------------52.2 超前校正分析及校正-------------------------------------------------------------82.2.1 校正装置参数的选择与计算---------------------------------------------82.2.2 校正后的验证------------------------------------------102.2.3校正对系统性能改变的分析------------------------------123、心得体会------------------------------------------------------------------------------------14 参考文献----------------------------------------------------------------------------------------15用MATLAB 进行控制系统的超前校正设计1、超前校正概述1.1、何谓校正所谓校正，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。
matlab课程设计——超前校正
自动控制原理课程设计报告学院：信息工程学院班级：自动化-2姓名：闫伟学号：地点：电信实验指导教师：崔新忠目录一．设计要求 (3)二．设计目的 (3)三．设计内容 (3)3.1设计思路 (3)3.2设计步骤 (4)3.2.1．确定系统的开环增益 (4)3.2.2．求出系统的相角裕度 (4)3.2.3．确定超前相角.................. .. (4)3.2.4.求出校正装置的参数 (4)3.2.5.校正后系统的开环剪切频率 (4)3.2.6.确定超前校正装置的传递函数 (5)3.2.7.确定校正后系统的开环传递函数 (5)3.2.8.检验系统的性能指标 (5)五．Matlab 程序及其运行结果 (6)4.1绘制校前正后的bode图.......... . (7)4.2绘制校前正后的Nyquist图 (7)4.3绘制校前正后的单位阶跃响应曲线 (7)五．课程设计总结 (10)六．参考文献 (11)自动控制原理课程设计一． 设计要求：已知单位反馈系统开环传递函数如下：()()()10.110.3O kG s s s s =++试设计超前校正环节，使其校正后系统的静态速度误差系数6v K ≤，相角裕度为45度，并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． 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，超前(滞后)角频率，分度系数，时间常数等参数。
5.学习MATLAB 在自动控制中的应用，会利用MATLAB 提供的函数求出所需要得到的实验结果。
6.从总体上把握对系统进行校正的思路，能够将理论操作联系实际、运用于实际。
自控课设 用 MATLAB 进行控制系统滞后-超前校正设计
自动控制原理课程设计报告题目：用MATLAB 进行控制系统的滞后-超前校正设计班级：自动化1005班姓名：张吉宸学号： 0704100531 日期： 2012.12.30 指导老师：楼旭阳题目:用 MATLAB 进行控制系统的滞后-超前校正设计已知：已知一单位反馈系统的开环传递函数是()））（（10s 5s s s ++=KG要求系统的静态速度误差系数 K ≥ 100，γ ≥ 45º , w ≥ 8 。
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、分析超前网络或滞后网络是可行，如果不可行，说明原因。
2、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。
3、前向通路中加入滞后-超前校正，确定校正网络的传递函数。
4、用 MATLAB 画出校正前、后系统的根轨迹。
5、用 Matlab 对校正前后的系统进行仿真分析，画出阶跃响应曲线，并分 析动态性能。
6、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。
Ⅰ.设计原理滞后-超前校正设计原理滞后-超前校正RC 网络电路图如图所示。
下面推导它的传递函数：()()()()()2221121*********21111221111111)(s C R C R s C R C R C R s C R s C R sC R sC R sC R sC R s E s M s G c ++++++=++++==令21221121222111,,C R C R C R T T C R T C R T ++=+==λλ，则 ()()()()⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛++++=s T s T s T s T s G cλλ21211111其中1T 为超前部分的参数，2T 为滞后部分。
对控制系统进行串联滞后-超前校正的基本原理是利用滞后-超前校正装置的滞后部分改善控制系统的稳态性能，同时利用其超前部分改善控制系统的动态性能。
东北大学matlab课程设计根轨迹超前校正
目录目录 (1)1课题概述 (3)1.1课设目的 (3)1.2根轨迹法超前校正 (3)1.3 Matlab简介 (4)2 根轨迹超前校正法 (5)2.1 根轨迹校正步骤 (5)2.2 根轨迹超前校正设计的具体方法——几何法 (5)3 系统校正 (7)3.1 已知条件及要求 (7)3.2 系统分析 (7)3.3 调节参数a (10)3.4 零极点配置 (11)4 课设总结 (16)参考文献 (16)摘要近年来，自动控制系统在现代文明和技术的发展与进步中，起着越来越重要的作用。
在工程实践中,有时需要在系统分析的基础上将原有系统的特性加以修正和改造，使系统能够实现给定的性能要求，因此，系统中就需要校正控制器的存在。
时域分析表明，闭环特征根是自然模式的指数系数，决定了系统的响应性能。
根轨迹法的提出让系统中容易设定的参数在可能的范围内连续变化，引起特征根也连续变化，将特征根的变化轨迹在根平面上绘制出来，从中选择有好的响应性能的特征根，对应的参数也就确定了，这是根轨迹分析要完成的任务。
根轨迹分析讨论了影响根轨迹改变的因素。
但当改变参数都找不到适合的特征根时，通过配置具有合适的传递函数的控制器来改变系统的结构，改造系统的根轨迹，从而获得好的特征根，使其满足性能指标。
根轨迹的超前校正使用了Matlab软件，通过它可以对根轨迹进行可视化设计，具有操作简单、界面直观、交互性好、设计效率高等优点、克服了之前超前校正装置往往依赖于试凑的方法，重复劳动多，运算量大，又难以得到满意的结果。
Matlab作为一种高性能软件和编程语言，以矩阵运算为基础，把计算、可视化、程序设计融合到了一个简单易用的交互式工作环境中，是进行控制系统计算机辅助设计的方便可行的实用工具。
因此，随着计算机的发展和Matlab软件的普及，避免了繁琐的计算和绘图过程，从而为线性控制系统的设计提供了一种简单有效地途径。
本文将基于根轨迹法设计超前校正器，并给出它的Matlab实现。
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自动控制原理课程设计报告学院：信息工程学院班级：自动化-2姓名：**学号：**********地点：电信实验指导教师：***目录一．设计要求 (3)二．设计目的 (3)三．设计内容 (3)3.1设计思路 (3)3.2设计步骤 (4)3.2.1．确定系统的开环增益 (4)3.2.2．求出系统的相角裕度 (4)3.2.3．确定超前相角.................. .. (4)3.2.4.求出校正装置的参数 (4)3.2.5.校正后系统的开环剪切频率 (4)3.2.6.确定超前校正装置的传递函数 (5)3.2.7.确定校正后系统的开环传递函数 (5)3.2.8.检验系统的性能指标 (5)五．Matlab 程序及其运行结果 (6)4.1绘制校前正后的bode图.......... . (7)4.2绘制校前正后的Nyquist图 (7)4.3绘制校前正后的单位阶跃响应曲线 (7)五．课程设计总结 (10)六．参考文献 (11)自动控制原理课程设计一． 设计要求：已知单位反馈系统开环传递函数如下：()()()10.110.3O kG s s s s =++试设计超前校正环节，使其校正后系统的静态速度误差系数6v K ≤，相角裕度为45度，并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． 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，超前(滞后)角频率，分度系数，时间常数等参数。
5.学习MATLAB 在自动控制中的应用，会利用MATLAB 提供的函数求出所需要得到的实验结果。
6.从总体上把握对系统进行校正的思路，能够将理论操作联系实际、运用于实际。
三． 设计内容：3.1设计思路：频域法中的超前校正是利用校正装置的超前相位在穿越频率处对系统进行相位补偿,以提高系统的相位稳定裕量，同时也提高了穿越频率值，从而改善系统的稳定性快速性。
串联超前校正主要适用于稳定精度不需要改变（即稳态性能较好），动态性能不佳，而穿越频率附近相位变化平稳的系统。
3.2 校正步骤如下：超前校正环节为：())1(11<++=αατταs s s G c （即αττ11<） （1） 根据所要求的稳态性能指标，确定系统的开环增益K 。
待校正系统为I 型系统，故而静态速度误差v K =K ，由稳态性能指标可知：6≤K ,不妨取6=K 。
（2） 绘制满足由（1）确定的值下的系统Bode 图，并求出系统的相角裕度γ。
由图可知待校正系统的相角裕度2.380=γ。
s rad c /86.40=ω。
（3） 确定为使相角裕度量达到要求值所需增加的超前相角c ϕ，εγγϕ+-=0c ，其中，γ为要求的相角裕度（γ=45º），是考虑到校正装置影响剪切频率（截止频率）的位置而附加的相角裕度，当未校正系统中频段的斜率为-40dB/dec 时取15~5=ε,当未校正系统中频段斜率为-60dB/dec 时，取 20~5=ε。
由（2）可知，中频段的斜率为-40dB/dec ，则ε在5º~15º取值。
不妨先取ε的值为10º。
此时由εγγϕ+-=0c 得c ϕ=21.8º。
（4） 令超前校正网络的最大超前相角m ϕ=c ϕ，则由下式求出校正装置的参数α。
mmϕϕαsin 1sin 1+-=将m ϕ=c ϕ=21.8º代入上式得：4584.0=α（5） 在Bode 图上确定未校正系统幅值为a log 10时的频率ωm，该频率作为校正后系统的开环剪切频率ωc，即ωωmc=。
把4584.0=α代入)log(10α得dB L m 39.3)(-=ω。
由（2）中的Bode 图可知s rad m/32.6=ω。
（6） 由ωm确定校正装置的转折频率ω1和ω2。
αωτωm ==11，αωατωm ==12，超前校正装置的传递函数())1(11<++=αατταs s s G c解得：s rad /2790.41=ω，s rad /3346.92=ω，()11071.012337.04584.0++=s s s G c（7） 将系统放大倍数增大α1倍，以补偿超前校正装置引起的幅值衰减，即1815.21==αc K（8） 画出校正后系统的Bode 图，校正后系统的开环传递函数为：c c K s G s G s G )()()(0=，即：())3.01)(1071.01)(1.01()12337.0(6s s s s s s G ++++=（9） 检验系统的性能指标，若不满足要求，可增大或减小ε值，从步骤（3）重新计算。
10=ε时，Bode 图为：由图可知s rad c /96.5=ω，452.45>=γ。
此时相角裕度略大于指标，可以取9=ε。
9=ε时，Bode 图为：由图可知s rad c /89.5=ω，458.44<=γ。
此时相角裕度略小于指标，可以取5.9=ε。
5.9=ε时Bode 图为：由图可知s rad c /93.5=ω，45=γ。
此时相角裕度满足指标。
四． Matlab 程序及其运行结果num=6;den=conv([1,0],conv([0.1,1],[0.1,1]));G=tf(num,den);kc=1;yPm=45+12;%调整时改变加数即可（在5~15之间进行调整）%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%G=tf(G);[mag,pha,w]=bode(G*kc);Mag=20*log10(mag);[Gm,Pm.Wcg,Wcp]=margin(G*kc);phi=(yPm-getfield(Pm,'Wcg'))*pi/180;alpha=(1+sin(phi))/(1-sin(phi));Mn=-10*log10(alpha); Wcgn=spline(Mag,w,Mn);T=1/Wcgn/sqrt(alpha); Tz=alpha*T; Gc=tf([Tz,1],[T,1]);%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% G=G*kc; GGc=G*Gc; Gy_close=feedback(G,1); Gx_close=feedback(GGc,1);******************************************************* figure(1);step(Gx_close,'b');hold onstep(Gy_close,'r');gridgtext('校正前的');gtext('校正后的');********************************************************* ************************************************figure(2);bode(G,'r');holdbode(GGc,'b');gridgtext('校正前的');gtext('校正后的');gtext('校正前的');gtext('校正后的');********************************************** **********************************************figure(3);nyquist(Gy_close,'r');hold onnyquist(Gx_close,'b');gridgtext('校正前的');gtext('校正后的');**************************************************运行结果如下：Transfer function: 6-------------------------- 0.01 s^3 + 0.2 s^2 + s + 6 Transfer function:1.351 s + 6----------------------------------------------------0.001265 s^4 + 0.0353 s^3 + 0.3265 s^2 + 2.351 s + 6Bode 图校正前的校正后的M a g n i t u d e (d B )1010101010校正前的校正后的P h a s e (d e g )Bode DiagramFrequency (rad/s)单位阶跃响应图 Nyquist 图Time (seconds)A m p l i t u d eReal AxisI m a g i n a r y A x i s由单位阶跃响应图可以明显的得出以下结论：1. 加入超前校正装置后，校正后系统的调节时间大大减小，这在一定程度上提升了系统的响应速度；2. 校正后系统的超调量明显减少，阻尼比增大，动态性能得到改善。
3. 校正后系统的上升时间减少很多，从而也在一定程度上提升了系统的响应速度。
所以加入串联超前校正装置后系统性能明显提升。
由Nyquist 图可知，系统在调整前后均为稳定的系统。
五． 课程设计总结：这次的课程设计，在给同学答疑的过程中对知识的理解更加深刻。
这次基础强化训练主要是让我们学习MATLAB 在自动控制原理方面的应用。
而且发现如果可以编写出一个非常好的程序会对一些实际问题的求解带来非常大的方便。
我整个调整过程非常顺利。
编写出好的程序必须要深刻了解所用函数，对函数中涉及的每一个变量都要清楚的了解其实际意义。
Matlab 在自动化中的应用与实际问题的求解非常的和谐。
熟练掌握Matlab 对深入学习和研究自动化相关问题是必须的。
六． 参考文献：[1]孟华.自动控制原理.北京：机械工程社版社,2007[2]梅志红，杨万铨.MATLAB 程序设计基础及其应用.北京：清华大学出版社,2005 [3]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[4]吴大正.MATAB及在电子信息课程中的应用（第三版）.电子工业出版社,2006[5] 黄坚主. 自动控制原理及其应用. 北京：高等教育出版社 2004[6] 王正林，王盛开，陈国顺，王祺. Matlab/Simulink与控制系统仿真. 北京：电子工业出版社2013。