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.

牡丹江师范学院本科学生课程设计任务书

目录

1.设计要求...................................................... - 1 -

2.设计原理...................................................... - 1 -

3.设计分析与计算................................................ - 2 -

3.1校正参数B的计算......................................... - 2 -

3.2校正参数a、T的计算...................................... - 3 -

3.3校正后系统的检验......................................... - 3 -

4.仿真程序、结果及结果分析...................................... - 3 -

4.1校正前系统的奈奎斯特曲线与伯德图......................... - 4 -

4.2校正后系统的奈奎斯特曲线与伯德图......................... - 5 -

4.3校正前后系统动态性能的比较............................... - 7 -

5.参考文献...................................................... - 9 -

6.心得体会..................................................... - 10 -

滞后校正控制系统设计

1.设计要求

已知一单位负反馈系统的开环传递函数为 20

210)(G 2+++=s s s s 要求控制系统的性能指标为调节时间<5s,单位阶跃输入的稳态误差<0.1,相角裕度大于45度。

任务：（1）设计一个滞后校正装置，使系统满足上述性能指标；

（2）画出系统在矫正前后的奈奎斯特曲线和伯德图；

（3）用Matlab 画出校正前后的阶跃响应曲线，并根据曲线分析系统的动态性能指标；

（4）对上述任务写出完整的课程设计说明书，说明书中必须写清楚分析计算的过程，给出响应曲线，并包含Matlab 源程序或Simulink 仿真模型，说明书的格式按教务处标准书写。

3. 设计原理

对于所给出的系统进行分析可以知道，校正前的系统是稳定的，调节时间与相角裕度两项性能指标都满足设计要求，只有单位阶跃输入的稳态误差过大，需要通过矫正使它由3

2变得小于0.1。 对于该系统，由于无差度v=0，可知单位阶跃响应下的稳态误差e ss (∞)=p

K 11+。为了减小稳态误差，必须增大稳态位置误差系数K p 。由于K p =)(lim s G s ∞

→，得知设计的滞后校正装置必须能够使稳态误差系数增大。 由于滞后校正装置的传递函数Ts

aTs ++11 a<1，它的幅频特征曲线如图一所示。串联进前向通道后能够降低系统的截止频率，提高系统的向位裕度，改善系