自动控制原理课程设计 超前校正

自动控制原理课程设计

一． 设计题目

1.掌握控制系统的设计与校正方法、步骤。

2.掌握对控制系统的相角裕度、稳态误差、截止频率和动态性能分析。

3.掌握利用matlab 对控制理论内容进行分析。

4.提高大家分析问题解决问题的能力。

二． 题目任务及要求

题目1：已知单位负反馈系统被控制对象的开环传递函数

()()

10+=s s K s G 用串联校正的频率域方法对系统进行串联校正设计。

任务：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

及静态性能指标：

（1）在单位斜坡信号作用下，系统的稳态误差rad e ss 15

1<

； （2）系统校正后，相位裕量 45≥γ。

（3）截止频率s rad c /5.7≥ω。

设单位负反馈系统的开环传递函数为

)

1()(+=s s K s G

用相应的频率域校正方法对系统进行校正设计，使系统满足如下动态和静态性能：

(1) 相角裕度045≥γ；

(2) 在单位斜坡输入下的稳态误差为1.0=ss

e ； (3) 系统的剪切频率wc <4.4rad/s 。

(4)模值余度h ≥10dB

k=10;

num1=[1];

den1=conv([1 0],[1 1]); sys1=tf(k*num1,den1); figure(1);

Margin(sys1);

hold on

figure(2);

sys=feedback(sys1,1) step(sys)

Transfer function:

10

-------

s^2 + s

未校正前的Bode图

未校正前的的阶跃响应曲线

由图可以看出未经校正的Bode图及其性能指标，还有如图（-2）所示的未校正的系统的阶跃响应曲线。由图（-1）可以看出系统的：

模值稳定余度; h=∞dB; -pi穿越频率：Wg=∞dB；

相角稳定余度为γ=180剪切频率：Wc=3.08rad/s；

由图（-1）可以知道，系统校正前，相角稳定余度=18<45。为满足要求，开环系剪切频率wc=3.08rad/s<4.4rad/s。也未能满足要求。其阶跃曲线如图（-2）其超调量竟达σ%=60%，固原系统需要矫正。

Transfer function:

10

------------

s^2 + s + 10

h =

Inf

r =

17.9642

wx =

Inf

wc =

3.0842 >>