基于Matlab的自动控制系统设计与校正
MATLAB在控制系统校正中的应用
MATLAB在控制系统校正中的应用摘要：随着时代进步和人们生活水平的提高，在人类探索未来、认识和改造自然的过程中，自动控制理论和技术必将发挥极其重要的作用。
然而，当对控制系统进行校正时，MATLAB语言能够有效、快速的实现系统校正的仿真，所以只有把MATLAB与自动控制系统结合起来才能发挥起巨大的作用。
本文对MATLAB 软件作了简要的介绍，总结了控制系统校正的主要方法，最后结合具体的例子，给出了利用MATLAB 设计出不同的控制器的方法。
关键词：MATLAB; 控制系统校正1.MATLAB 简介MATLAB 是集数值计算、符号运算及图形处理等强大功能于一体的科学计算语言。
作为强大的科学计算平台，它几乎能够满足所有的计算需求。
MATLAB 对许多专门的领域都开发了功能强大的模块集或工具箱，用户可以直接使用工具箱学习、应用和评估不同的方法而不需要自己编写代码。
目前，MATLAB 已经把工具箱延伸到了科学研究和工程应用的诸多领域，诸如数据采集、数据库接口、概率统计、样条拟合、控制系统设计、LMI 控制、鲁棒控制等。
由于MATLAB 语言在各方面的强大功能，目前它已作为工程和科学教育界的一种行业标准。
2. 控制系统的校正控制系统的校正问题，是自动控制系统设计理论的重要分支，也是具有实用意义的一种改善系统性能的手段与方法。
系统的设计问题，就是事先考虑了控制的作用，将控制对象与控制器进行一体化的设计[1]。
根据被控对象及其技术要求，设计控制器需要考虑多方面的问题，除了保证良好的控制性能之外，还要照顾到工艺性、经济性；同时使用寿命、容许的体积与重量、管理与维护的方便等也不容忽视。
在设计手段上，除了必要的理论计算之外，还需要配合一些局部和整体的模拟实验和数字仿真[2]。
因此，要达到比较满意的设计，需要综合多方面的知识和依赖长期实践的积累。
系统的校正问题，是一种原理性的局部设计。
通常是在对象、执行机构和测量元件等主要部件已经确定的条件下，设计校正装置的传递函数和调整系统放大系数[3]，使系统的动态性能指标满足一定的要求。
自动化综合设计——基于Matlab仿真实验实现系统校正环节的设计
·自动化专业综合设计报告一、 设计目的：通过实验设计熟练掌握Matlab 与Simulink 的编程与仿真功能，提高自身的动手能力。
设单位负反馈系统的开环输出为:)12.0)(11.0()(++=S S S Ko s G 用相应的频率校正法对系统进行校正设计，是系统的性能指标达到：1. 相角裕度 r ≥45°2. 在单位斜坡输入下的稳态误差 e ss <0.053. 系统的w c <3rad/s二、 设计要求：要求：1. 手工进行计算，设计校正方法，选择合适的校正装置2. 利用 Matlab 编程实现设计，并提供仿真结果3. 利用Simulink 进行仿真实现单位阶跃响应三、 设计内容：设单位负反馈系统的开环输出为:)12.0)(11.0()(++=S S S Ko s G用相应的频率校正法对系统进行校正设计，是系统的性能指标达到：4. 相角裕度 r ≥45°5. 在单位斜坡输入下的稳态误差 e ss <0.056. 系统的w c <3rad/s要求：4. 手工计算，设计校正方法5. 利用 Matlab 编程实现设计，仿真结果6. 利用Simulink 进行仿真实现单位阶跃响应1、手工设计：解：（1）由系统在单位斜坡输入下的稳态误差ess<0.05可得：速度误差系数Kv=0lim→S it S*G(S)=Ko>05.01=20 故可取Ko=25；计算原系统的相角裕度)(w ϕ和截止频率Wc0：由)(w A =22)2.0(1)1.0(125w w w ++=1可得 Wc0=9；由w w w o2.0arctan 1.0arctan 90)(--=ϕ当Wc0=9时；o o w 9.12)(-=γ 显然此时超前校正已经不能使系统满足要求了，必须使用滞后校正先将系统的相角裕度满足要求。
相角裕度要求o45>γ，加上滞后装置o 6的估值，则要求原系统相角裕度为o o o w 51645)('=+=γ，即o o w w w 512.0arctan 1.0arctan 90)(=--=ϕ可解得Wc1=2.37;取Wc=2.3；由0lg 20)(=+b Wc L ；0lg 203.225lg20=+b ； 092.0253.2==b ； Wc bT 1.01=； T=47； 滞后环节为：s s Ts bTs s Gc 4713.4111)(++=++=相角裕度：oo o Wc Wc Wc Wc Wc 4511.472.0h 4b ?Wc=2.3<3rad/s均满足设计要求，校正之后的传递函数为：)2.01)(1.01)(471()3.41(25)(s s s s s s G ++++=2、Matlab 实验程序：num0=25; %初始化w1=3;r=45;ee=6;pm=r+ee;den0=conv([1 0],conv([0.1 1],[0.2 1])); %输入函数G=tf(num0,den0);[gm1,pm1,wcg1,wcp1]=margin(num0,den0); %原系统的相角裕度pm1，截止频率wcp1for w=wcp1:-0.01:0 %计算原系统中满足γ的截止频率wc 的值gamma=pi/2-atan(0.1*w)-atan(0.2*w);ga=gamma*180/pi;if (ga>pm)wc0=w;break ;endendif (wc0<w1) ; %限制wc 的值使其满足小于3的要求 elseif (wc0>=w1)wc0=w1;endx=wc0;for wc0=x:-0.01:0 %计算校正装置的参数b、T以及验算校正后系统的相角裕度if(wc0<5)b=1/num0*wc0;elseif(wc0<wcp1)b=0.1*wc0^2/num0;endT=10/b/wc0;num2=[b*T 1];den2=[T 1];Gc=tf(num2,den2);[num,den]=series(num0,den0,num2,den2);[gm2,pm2,wcg2,wcp2]=margin(num,den);if(pm2>r);break;endendw=logspace(-3,1);subplot(2,1,1);[mag,phase]=bode(num,den,w); %校正后的Gc*G[mag1,phase1]=bode(num0,den0,w); %初始传函：G[mag2,phase2]=bode(num2,den2,w); %滞后校正装置:Gcsemilogx(w,20*log10(mag),w,20*log10(mag1),'*',w,20*log10(mag2),'-' );ylabel('·幅值(dB)');title('原系统*G，滞后环节Gc，校正后-GGc')xlabel('频率(rad/s)');grid on;subplot(2,1,2);semilogx(w,phase,w,phase1,'*',w,phase2,'-',w,(w-180-w),':');ylabel('相角（度）');xlabel('频率(rad/s)');title('原系统*G，滞后环节Gc，校正后-GGc ')grid on;G %原系统的传递函数Gc %校正系统的传递函数GS=tf(num,den) %校正后系统的传递函数pm2 %校正后系统的相角裕度wcp2 %校正后系统的截止频率3、利用Simulink进行仿真：仿真系统的连接图：在输入端施加阶跃信号，通过Scope检测未加校正环节系统的阶跃响应曲线；通过Scope1来检测加入校正环节后系统的阶跃响应曲线。
第6章 基于MATLAB的控制系统校正 [基于MATLAB的控制系统仿真及应用]
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打开SISO设计工具窗口
• SISO设计工具的打开方式有很多，主要有以 下两种方法：
(1)在MATLAB命令窗口中输入：
>> sisotool 运行后打开SISO设计工具。 (2)在MATLAB命令窗口中输入：
>> G=tf([1],[1 1 0]);
>> sisotool(G)
运行后，即导入函数
10
传递函数为 ，要 G0(s)
s(s
K 1)(0.5s
1)
求： Kv 5 ；y 40o ；Kg 10dB ,试确定滞
后校正参数a,T
5
6.4 SISO设计工具
• SISO设计工具（SISO Design Tool）是MATLAB提供的能够分析及调 整单输入单输出反馈控制系统的图形用户界面。使用SISO设计工具可 以设计四种类型的反馈系统，如图6.4.1所示。图中C(s)为校正装置的 数学模型；G(s)为被控对象的数学模型；H(s)为传感器（反馈环节）的 数学模型；F(s)为滤波器的数学模型。
,其中a、t可调节
r (t )
Gc (s)
G(s) u (t )
H (s)
图6.3.1 滞后校正示意图
4
【例6.3.1】设单位负反馈系统的开
环传递函数为
G(s)
s(s
10 1)( s
2) ，试设
计一滞后校正系统，使得校正后的
系统相位裕度不小于40°，幅值裕
பைடு நூலகம்
度不低于10 dB。
【例6.3.2】控制系统不可变部分的
G(s)
1 s2
s
的数据
8
系统数据的导入
MATLAB的控制系统校正实验
实验四基于MATLAB的控制系统校正实验一、实验目的1.熟悉并掌握MATLAB的使用2.掌握用MATLAB实现频率法的串联校正验证3.用MATLAB程序解决一般性设计问题二、实验内容1.录入并执行教材6.7三个程序并得出结果并比较2.通过6.7程序，完成6-3，6-4，6-5习题仿真三、实验过程1.录入程序，并完成教材6.7三个程序的仿真2.验证其结果3.绘制三个程序的流程图4.设计6-3，6-4，6-5，习题仿真程序5.验证仿真结果四、实施过程及结果1.录入书中程序并执行得出结果：（1）串联超前校正实验Mum/den=0.22541s+1--------------0.053537+1校正后：幅值穿越频率=8.8802rad/s，相角穿越频率=Inf rad/s。
校正后：幅值裕量=Inf dB，相角裕量=50.7196°Bode图：（2）串联滞后校正实验校正后：幅值穿越频率=0.60508rad/sec相角穿越频率=1.8675rad/sec校正后：幅值裕量=15.8574dB,相角裕量=40.6552゜Bode图：（3）串联滞后—超前校正实验校正后：幅值穿越频率=1.3175rad/sec相角穿越频率=3.6027rad/sec校正后：幅值裕量=13.7848dB,相角裕量=52.4219゜Bode图验证成功2.设计6-3，6-4，6-5，程序如下6-3：numo=[200];deno=conv([1,0],[0.1,1]);[Gm,Pm,Wcg,Wcp]=margin(numo,deno);numo=200;deno=conv([1,0],[0.1,1]);[Gm1,Pm1,Wcg1,Wcp1]=margin(numo,deno);r0 = 45;r=Pm;w = logspace(-1,3);[mag1,phase1]=bode(numo,deno,w);for epsilon = 5:15phic=(r0-r+epsilon)*pi/180;alpha=(1-sin(phic))/(1+sin(phic));[i1,ii] = min(abs(mag1-sqrt(alpha)));wc=w(ii);T=1/(wc*sqrt(alpha));numc=[T,1];denc=[alpha*T,1];[num,den]=series(numo,deno,numc,denc);[Gm,Pm,Wcg,Wcp]=margin(num,den);if(Pm>=r0);break;endendprintsys(numc,denc);[mag2,phase2]=bode(numc,denc,w);[mag,phase]=bode(num,den,w);subplot(2,1,1);semilogx(w,20*log10(mag),w,20*log10(mag1),'--',w,20*log10(mag2),' -.');grid;ylabel('幅值（dB）');title('--Go. -.Gc, __GoGc');subplot(2,1,2);semilogx(w,phase,'--',w,phase1,'-.',w,phase2,w,(w-180-w),':'); grid;ylabel('相角（度）');xlabel('频率（red/sec）');disp(['校正后：幅值穿越频率=',num2str(Wcp),'rad/sec','相角穿越频率=',num2str(Wcg),'rad/sec']);disp(['校正后：幅值裕量=',num2str(20*log10(Gm)),'dB,','相角裕量=',num2str(Pm),'゜']);结果：校正后：幅值穿越频率=64.7053rad/sec相角穿越频率=Infrad/sec校正后：幅值裕量=InfdB,相角裕量=45.9356゜验证结果即正确6-4numo=4;deno=conv([1,0],[2,1]);[Gm,Pm,Wcg,Wcp]=margin(numo,deno);numo=4;deno=conv([1,0],[2,1]);[Gm1,Pm1,Wcg1,Wcp1]=margin(numo,den o);r0=40;w=logspace(-3,1);[mag1,phase1]=bode(numo,deno,w);for epsilon=5:15r=(-180+r0+epsilon);[i1,ii]=min(abs(phase1-r));wc=w(ii);beta=mag1(ii);T=5/wc;numc=[T,1];denc=[beta*T,1];[num,den]=series(numo,deno,numc,denc);[Gm,Pm,Wcg,Wcp]=margin(num,den);if(Pm>=r0);break;endendprintsys(numc,denc);[mag2,phase2]=bode(numc,denc,w);[mag,phase]=bode(num,den,w);subplot(2,1,1);semilogx(w,20*log10(mag),w,20*log10(mag1),'--',w,20*log10(mag2),' -.');grid;ylabel('幅值（dB）');title('--Go. -.Gc, __GoGc');subplot(2,1,2);semilogx(w,phase,'--',w,phase1,'-.',w,phase2,w,(w-180-w),':'); grid;ylabel('相角（度）');xlabel('频率（red/sec）');disp(['校正后：幅值穿越频率=',num2str(Wcp),'rad/sec','相角穿越频率=',num2str(Wcg),'rad/sec']);disp(['校正后：幅值裕量=',num2str(20*log10(Gm)),'dB,','相角裕量=',num2str(Pm),'゜']);结果：校正后：幅值穿越频率=0.415rad/sec相角穿越频率=Infrad/sec校正后：幅值裕量=InfdB,相角裕量=40.6397゜验证结果：6-5：numo=5;deno=conv([1,0],conv([0.1,1],[0.25,1]));[Gm,Pm,Wcg,Wcp]=ma rgin(numo,deno);numo=5;deno=conv([1,0],conv([0.1,1],[0.25,1]));[Gm1,Pm1,Wcg1,Wcp1 ]=margin(numo,deno);w=logspace(-2,2);[mag1,phase1]=bode(numo,deno,w);ii=find(abs(w-Wcg1)==min(abs(w-Wcg1)));wc=Wcg1;w1=wc/5;beta=5;numc1=[1,w1];denc1=[1,w1/beta];w2=w1;mag(ii)=2;while(mag(ii)>1)numc2=[1,w2];denc2=[1,(w2*beta)];w2=w2+0.01;[numc,denc]=series(numc1,denc1,numc2,denc2);[num,den]=series(numo,deno,numc,denc);[mag,phase]=bode(num,den,w);endprintsys(numc1,denc1);printsys(numc2,denc2);[Gm,Pm,Wcg,Wcp]=margin(num,den);[mag2,phase2]=bode(numc,denc,w);[mag,phase]=bode(num,den,w);subplot(2,1,1);semilogx(w,20*log10(mag),w,20*log10(mag1),'--',w,20*log10(mag2),' -.');grid;ylabel('幅值（dB）');title('--Go. -.Gc, __GoGc');subplot(2,1,2);semilogx(w,phase,'--',w,phase1,'-.',w,phase2,w,(w-180-w),':'); grid;ylabel('相角（度）');xlabel('频率（red/sec）');disp(['校正后：幅值穿越频率=',num2str(Wcp),'rad/sec','相角穿越频率=',num2str(Wcg),'rad/sec']);disp(['校正后：幅值裕量=',num2str(20*log10(Gm)),'dB,','相角裕量=',num2str(Pm),'゜']);结果：校正后：幅值穿越频率=1.8187rad/sec相角穿越频率=9.3957rad/sec校正后：幅值裕量=17.8382dB,相角裕量=67.4806゜五、实验总结1.由于对于MATLAB不熟悉造成很多不必要的损失，对于MATLAB的使用掌握也要认真学习。
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。
基于matlab的自动化控制系统课程设计论文
摘要串联滞后-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目录摘要 21 设计要求及方法 5 1.1 设计要求 51.2 设计方法 52 滞后-超前校正设计目的和原理 5 2.1 滞后-超前设计目的 52.2 滞后=超前设计原理63 滞后-超前校正的设计过程7 3.1 校正前参数73.1.1 用MATLAB绘制校正前系统的伯德图73.1.2 用MATLAB求校正前系统的幅值裕量和相位裕量83.1.3 用MATLAB绘制校正前系统的根轨迹93.1.4 对校正前系统进行仿真分析10 3.2 滞后-超前校正设计参数计算113.2.1利用MATLAB计算出滞后校正器的传递函数113.2.2 利用MATLAB计算出超前校正器的传递函数11 3.3 滞后-超前校正的验证133.3.1 用MATLAB求校正后系统的幅值裕量和相位裕量133.3.2 用MATLAB求校正后系统的伯德图143.3.3 用MATLAB求校正后系统的根轨迹153.3.4 用MATLB对校正后的系统进行仿真分析164 传递函数特征根的计算17 4.1 校正前系统的传递函数的特征根174.2 校后前系统的传递函数的特征根185 系统动态分析18 5.1 校正前系统的动态性能分析185.2 校正后系统的动态性能分析236 系统的根轨迹分析26 6.1 校正前系统的根轨迹分析266.2 校正后系统的根轨迹分析287 系统的幅相特性30 7.1 校正前系统的幅相特性307.2 校正后系统的幅相特性318 系统的对数幅频特性及对数相频特性32 8.1 校正前系统的对数幅频特性及对数相频特性328.2 校正后系统的对数幅频特性及对数相频特性339 心得体会35 参考文献351设计要求及方法1.1设计要求 已知单位负反馈系统的开环传递函数0()(1)(0.251)K G S S S S =++，试用频率法设计串联校正装置，要求校正后系统的静态速度误差系数1v K 5s -≥，系统的相角裕度045γ≥，校正后的剪切频率2C rad s ω≥。
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1.超前校正的原理和方法1.1超前校正的原理所谓校正，就是在调整放大器增益后仍然不能全面满足设计要求的性能指标的情况下，加入一些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，达到设计要求。
无源超前网络的电路如图1所示。
图1无源超前网络电路图如果输入信号源的内阻为零，且输出端的负载阻抗为无穷大，则超前网络的传递函数可写为1()1c aTs aG s Ts +=+①（1-1）式中1221R R a R +=>,1212R R T C R R =+通常a 为分度系数，T 叫时间常数，由式（1-1）可知，采用无源超前网络进行串联校正时，整个系统的开环增益要下降a 倍，因此需要提高放大器增益交易补偿。
根据式（1-1），可以得无源超前网络()c aG s 的对数频率特性，超前网络对频率1R在1/aT 至1/T 之间的输入信号有明显的微分作用，在该频率范围内，输出信号相角比输入信号相角超前，超前网络的名称由此而得。
在最大超前角频率m ω处，具有最大超前角m ϕ。
超前网路（1-1）的相角为()c arctgaT arctgT ϕωωω=-（1-2）将上式对ω求导并令其为零，得最大超前角频率（1-3）将上式代入（1-2），得最大超前角频率（1-4）同时还易知''m c ωω=ϕm 仅与衰减因子a 有关。
a 值越大，超前网络的微分效应越强。
但a 的最大值受到超前网络物理结构的制约，通常取为20左右（这就意味着超前网络可以产生的最大相位超前大约为65度）。
利用超前网络行串联校正的基本原理，是利用其相角超前特性。
只要正确地将超前网络的交接频率1/a T 或1/T 选在待校正系统截止频率的两旁，并适当选择参数a 和T ，就可以使已校正系统的截止频率和相角裕度满足性能指标的要求，从而改善系统的动态性能。
②1.2超前校正的应用方法待校正闭环系统的稳态性能要求，可通过选择已校正系统的开环增益来保证。
控制工程基础(基于MATLAB的系统分析校正)
实验一典型环节的MATLAB仿真一、实验目的1．熟悉MATLAB桌面和命令窗口，初步了解SIMULINK功能模块的使用方法。
2．通过观察典型环节在单位阶跃信号作用下的动态特性，加深对各典型环节响应曲线的理解。
3．定性了解各参数变化对典型环节动态特性的影响。
二、SIMULINK的使用MATLAB中SIMULINK是一个用来对动态系统进行建模、仿真和分析的软件包。
利用SIMULINK功能模块可以快速的建立控制系统的模型，进行仿真和调试。
1．运行MATLAB软件，在命令窗口栏“>>”提示符下键入simulink命令，按Enter 键或在工具栏单击按钮，即可进入如图1-1所示的SIMULINK仿真环境下。
2．选择File菜单下New下的Model命令，新建一个simulink仿真环境常规模板。
3．在simulink仿真环境下，创建所需要的系统。
图1-1 SIMULINK仿真界面图1-2 系统方框图以图1-2所示的系统为例，说明基本设计步骤如下：1）进入线性系统模块库，构建传递函数。
点击simulink下的“Continuous”，再将右边窗口中“Transfer Fen”的图标用左键拖至新建的“untitled”窗口。
2）改变模块参数。
在simulink仿真环境“untitled”窗口中双击该图标，即可改变传递函数。
其中方括号内的数字分别为传递函数的分子、分母各次幂由高到低的系数，数字之间用空格隔开；设置完成后，选择OK，即完成该模块的设置。
3）建立其它传递函数模块。
按照上述方法，在不同的simulink的模块库中，建立系统所需的传递函数模块。
例：比例环节用“Math”右边窗口“Gain”的图标。
4）选取阶跃信号输入函数。
用鼠标点击simulink下的“Source”，将右边窗口中“Step”图标用左键拖至新建的“untitled”窗口，形成一个阶跃函数输入模块。
5）选择输出方式。
用鼠标点击simulink下的“Sinks”，就进入输出方式模块库，通常选用“Scope”的示波器图标，将其用左键拖至新建的“untitled”窗口。
基于MATLAB的控制系统校正设计
······························装·················订·················线······························摘要控制系统校正属于系统设计环节，通过校正可以使系统的性能得到改善，从而使系统满足期望的性能指标。
本文主要研究线性定常系统的串联校正方法，包括串联超前校正、串联滞后校正和串联滞后超前校正。
本文首先回顾了系统的时域性能指标和频域性能指标以及系统的校正方式，然后分别讨论了系统校正的根轨迹法和频率特性法。
针对两种方法，分别给出了控制系统超前校正、滞后校正，滞后超前校正的理论依据、适用范围、校正步骤和相应的算法流程图，并针对各个校正方法编写了相应的MATLAB仿真程序，同时利用MATLAB的图形用户界面设计功能对控制系统校正进行了可视化界面设计，为每种校正方法设计了对应的GUI界面。
雷金健基于MATLAB的控制系统校正论文
本科毕业论文（设计）论文题目：基于MATLAB的控制系统校正姓名：雷金健学号：2009341135系（部）：物理系专业：自动化班级：2009级1班指导教师：赵双义梁丽娟完成时间： 2013 年 03 月随着科技的高速发展，自动控制系统越来越复杂，同时对系统的稳定性和动态性能指标的要求也越来越严格，当自动控制系统的性能指标不能满足要求时，我们则需要对系统进行校正，使系统的特性发生改变，从而满足给定的各项性能的指标。
控制系统的校正问题，是自动控制系统设计理论中重要的一部分，也是改善系统各项性能的方法和途径。
而将MATLAB与自动控制系统校正相结合，能使很多问题顿时变得简单明了，我们利用MATLAB 控制系统工具箱函数进行自动控制系统校正的设计仿真，能非常直观、快速的观察系统校正的仿真结果，方便的进行校正前后的比较研究。
本论文主要针对PID校正、基于频率特性的串联校正设计、反馈校正三种常用的校正方法进行研究说明，从而直观的观察不同的校正方法所对应的不同的仿真图，并进行比较分析，总结不同校正方法对系统性能指标的影响。
关键字：MATLAB；SIMULINK；自动控制系统；校正With the rapid development of technology, the automatic control system is more and more complicated, at the same time on the stability and dynamic performance index of system requirements more stringent, when the performance index of the automatic control system can not meet the requirements, we need to calibrate the system, the system parameter changes, so as to meet the performance of a given index. Control system correction problem, is an important part of the system design and the theory of automatic control, ways and improve the performance of the system. While the MATLAB correction combined with automatic control system, can make a lot of problems suddenly seems simple, we use the MATLAB control system toolbox function for automatic control system design and Simulation of correction, simulation results correction observation system is very intuitive, fast, comparison of before and after correction for convenient. In this thesis, PID correction, series correction design, feedback correction of three kinds of correction methods on that based on frequency characteristic, correction of different observation and intuitive simulation graph corresponding to the different method, and comparative analysis, summarize the different effects of school affirmative method on the system performance.Keywords: MATLAB;SIMULINK;automatic control systems; correction目录第一章绪论1.1 MATLAB语言的简介1.2 控制系统校正设计概述第二章 PID校正设计2.1 比例校正2.2 比例微分校正2.3 比例积分校正2.4 比例积分微分校正第三章基于频率特性的串联校正设计3.1 串联超前校正3.2 串联滞后校正3.3 串联滞后—超前校正第四章反馈校正第五章结论致谢参考文献…………………………………………………………附录………………………………………………………………第一章绪论1.1 MATLAB语言的简介MATLAB自从1984年由MathWorks公司正式推向市场以来，一直广受关注，经过近30年的发展，目前已经成为当今世界应用最广泛、最优秀的计算机辅助设计软件之一，它集科学计算、信号处理、数值分析和图像处理等强大功能于一身，提供了高效率的程序设计、强大的数学运算、超清晰的图形显示与友好的界面用户环境。
自控课程设计用MATLAB进行控制系统的超前校正设计
目录摘要........................................................................................................................... - 0 - 1超前校正的原理和方法........................................................................................ - 2 -1.1超前校正的原理.......................................................................................... - 2 -1.2超前校正的应用.......................................................................................... - 3 - 2控制系统的超前校正设计.................................................................................... - 4 -2.1初始态分析.................................................................................................. - 4 -2.2超前校正分析及校正.................................................................................. - 7 -2.2.1校正装置参数的选择与计算............................................................ - 7 -2.2.2校正后的验证.................................................................................... - 9 -2.2.3校正对系统性能改变的分析.......................................................... - 11 -3.总结...................................................................................................................... - 13 - 参考文献................................................................................................................. - 14 -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。
基于Matlab的自动控制系统设计与校正
自动控制原理课程设计设计题目：基于Matlab的自动控制系统设计与校正目录目录第一章课程设计内容与要求分析 (1)1.1设计内容 (1)1.2 设计要求 (1)1.3 Matlab软件 (2)1.3.1基本功能 (2)1.3.2应用 (3)第二章控制系统程序设计 (4)2.1 校正装置计算方法 (4)2.2 课程设计要求计算 (4)第三章利用Matlab仿真软件进行辅助分析 (6)3.1校正系统的传递函数 (6)3.2用Matlab仿真 (6)3.3利用Matlab/Simulink求系统单位阶跃响应 (10)3.2.1原系统单位阶跃响应 (10)3.2.2校正后系统单位阶跃响应 (11)3.2.3校正前、后系统单位阶跃响应比较 (12)3.4硬件设计 (13)3.4.1在计算机上运行出硬件仿真波形图 (14)课程设计心得体会 (16)参考文献 (18)第一章 课程设计内容与要求分析1.1设计内容针对二阶系统)1()(+=s s Ks W ，利用有源串联超前校正网络（如图所示）进行系统校正。
当开关S 接通时为超前校正装置，其传递函数11)(++-=Ts Ts K s W cc α，其中132R R R K c +=，1)(132432>++=αR R R R R ，C R T 4=，“-”号表示反向输入端。
若Kc=1，且开关S 断开，该装置相当于一个放大系数为1的放大器（对原系统没有校正作用）。
1.2 设计要求1）引入该校正装置后，单位斜坡输入信号作用时稳态误差1.0)(≤∞e ，开环截止频率ωc’≥4.4弧度/秒，相位裕量γ’≥45°；2）根据性能指标要求，确定串联超前校正装置传递函数；3）利用对数坐标纸手工绘制校正前、后及校正装置对数频率特性曲线；cR 234）设校正装置R1=100K，R2=R3=50K，根据计算结果确定有源超前校正网络元件参数R4、C值；5）绘制引入校正装置后系统电路图（设给定的电阻和电容：R=100K，C=1μF、10μF若干个）；6）利用Matlab仿真软件辅助分析，绘制校正前、后及校正装置对数频率特性曲线,并验算设计结果；7）在Matlab-Simulink下建立系统仿真模型，求校正前、后系统单位阶跃响应特性，并进行系统性能比较；8）利用自动控制原理实验箱完成硬件设计过程，包括：搭建校正前后系统电路、输入阶跃信号并通过示波器观察校正前后系统输出响应曲线。
基于Matlab工具箱Rhool的控制系统校正设计
要 ， 求 系统 满 足 阻尼 比 ＝０·５，无
阻尼 自然 震 荡 频 率 Ｗ ＝０．６７ ｒａｄ／ｓ，静 态 速 度 误 差 系数 ｋ Ｉ＞５ Ｓ～，求 满足 系统 性 能指标 的校正 装置 。
设 计 步骤 ： １）首 先根 据 系统 的开 环 传 递 函数 在 Ｍａｔｌａｂ命
收 稿 日期 ：２０１８—０４—１０ 作 者 简介 ：乔 永凤 （１９７５一），女 ，山 西左云人 ，讲 师 ，硕 士研 究 生 ，主要 研 究方 向 ：语 音信 号 处理 ，自动控 制 原理
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图 ５ 校正后 系统的根轨 迹
校正 后 的 主导 极 点 在 不 变 的情 况 下 ，由 ｖｉｅｗ 查看 Ｃｌｏｓｅ—Ｌｏｏｐ Ｐｏｌｅｓ，得 ：
ｓ１．２＝０．２９ ± ０．５０２．
另一 个 极点 为 ０．１２４，和 闭 环零 点 靠 得 很 近 ，形 成一 对偶 极 子 。
使 系统 性能 满 意 的主 导 极 点 的 取值 范 围 ，然 后 在 此 范 围 内添加 合适 的零 、极点 ，并在 ＬＴＩ中查 看 闭环 输 出 响应 曲线 。如 果 满 意 ，则 根 据 主导 极 点 和 性 能 指 标得 出校正 环节 的设 计结 果 。 因而控 制 系统 的校 正 设 计 在 Ｍａｆ ｌａｂ工 具箱 ＲＬｔｏｏｌ中变得简 便 而有 效 。
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。
基于Matlab的自动控制系统设计与校正课程设计
基于Matlab的自动控制系统设计与校正课程设计自动控制原理课程设计设计题目：基于Matlab的自动控制系统设计与校正目录第一章课程设计内容与要求分析 (1)1.1设计内容 (1)1.2 设计要求 (1)1.3 Matlab软件 (2)1.3.1基本功能 (2)1.3.2应用 (3)第二章控制系统程序设计 (4)2.1 校正装置计算方法 (4)2.2 课程设计要求计算 (4)第三章利用Matlab仿真软件进行辅助分析 (6)3.1校正系统的传递函数 (6)3.2用Matlab仿真 (6)3.3利用Matlab/Simulink求系统单位阶跃响应 (10)3.2.1原系统单位阶跃响应 (10)3.2.2校正后系统单位阶跃响应.. 113.2.3校正前、后系统单位阶跃响应比较 (12)3.4硬件设计 (13)3.4.1在计算机上运行出硬件仿真波形图 (14)课程设计心得体会 (16)参考文献 (18)3第一章 课程设计内容与要求分析1.1设计内容针对二阶系统)1()(+=s s Ks W ，利用有源串联超前校正网络（如图所示）进行系统校正。
当开关S 接通时为超前校正装置，其传递函数11)(++-=Ts Ts K s W c c α，其中132R R R K c +=，1)(132432>++=αR R R R R ，C R T 4=，“-”号表示反向输入端。
若Kc=1，且开关S 断开，该装置相当于一个放大系数为1的放大器（对原系统没有校正作用）。
cR 2 R 331.2 设计要求1）引入该校正装置后，单位斜坡输入信号作用时稳态误差1.0)(≤∞e ，开环截止频率ωc’≥4.4弧度/秒，相位裕量γ’≥45°；2）根据性能指标要求，确定串联超前校正装置传递函数；3）利用对数坐标纸手工绘制校正前、后及校正装置对数频率特性曲线；4）设校正装置R1=100K ，R2=R3=50K ，根据计算结果确定有源超前校正网络元件参数R4、C 值；5）绘制引入校正装置后系统电路图（设给定的电阻和电容：R=100K ，C=1μF 、10μF 若干个）；6）利用Matlab 仿真软件辅助分析，绘制校正前、后及校正装置对数频率特性曲线,并验算设计结果；7）在Matlab-Simulink 下建立系统仿真模型，求校正前、后系统单位阶跃响应特性，并进行系统性能比较；8）利用自动控制原理实验箱完成硬件设计过程，包括：搭建校正前后系统电路、输入阶跃信号并通过示波器观察校正前后系统输出响应曲线。
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： 工作单位： 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)12.0)(1()(2.0++=-s s s Ke s G s要求系统的静态速度误差系数11-=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，以及说明书撰写等具体要求）（1） MATLAB 作出满足初始条件的K 值的系统伯德图，计算系统的幅值裕量和相位裕量。
（2） 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） 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 日目录摘要1 绪论1.1 设计的目的及意义 (1)1.2 设计的要求及设计思路 (1)2 校正前系统的性能分析 (2)2.1 超前校正的原理及其特性 (2)2.2用根轨迹分析系统的稳定性 (3)2.3用奈奎斯特曲线分析系统的稳定性 (4)2.4 用伯德图分析系统稳定性 (5)3 超前校正分析计算 (7)3.1 延时环节 (7)3.2校正装置参数的选择和计算 (7)3.3 校正后的验证 (8)3.4 校正对系统性能改变的分析 (11)3.5 计算校正后的时域性能指标 (13)3.6 对校正后的系统进行仿真 (14)设计体会 (16)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。
Matlab中的控制系统设计与优化方法
Matlab中的控制系统设计与优化方法在控制系统设计和优化方面，Matlab是一种非常强大和常用的工具。
控制系统是现代工程中的一个重要领域，它涉及到自动化、机械工程、电气工程等多个学科。
如今，随着科技的不断进步，控制系统在各个领域的应用越来越广泛。
在Matlab中，有许多强大的工具和函数，可以帮助工程师们进行控制系统设计和优化。
例如，Simulink是Matlab中的一个常用工具，它提供了一个图形化的界面，可以用于建模、仿真和分析控制系统。
使用Simulink，工程师们可以通过将各个组件和模块连接起来来构建一个完整的控制系统，并进行仿真和测试。
除了Simulink，Matlab还提供了许多其他的函数和工具箱，用于控制系统的设计和优化。
例如，Control System Toolbox提供了一系列用于控制系统分析和合成的函数和工具。
通过使用这些函数和工具，工程师们可以对控制系统进行频域分析、时域分析、稳定性分析等，并进行系统设计和优化。
在控制系统设计方面，Matlab提供了多种优化算法和方法。
例如，通过使用优化工具箱中的函数，可以对控制系统的参数进行优化。
这些函数可以根据系统的特定要求，自动调整参数的值，以提高系统的性能和稳定性。
此外，Matlab还提供了一些经典的优化算法，如遗传算法、粒子群算法等，可以应用于控制系统的设计和优化。
控制系统的设计和优化不仅仅涉及到参数的调整，还包括系统的结构和拓扑的优化。
在Matlab中，可以通过使用模型自动生成工具和函数，来帮助工程师们自动生成不同结构的控制系统，并进行分析和优化。
这些工具和函数可以根据给定的要求和约束条件，自动搜索最优的系统结构和拓扑。
除了设计和优化，Matlab还提供了一些用于控制系统的仿真和测试工具。
通过使用Simulink和其他仿真工具，可以对控制系统进行不同场景和条件下的仿真和测试。
这些工具可以帮助工程师们验证系统的性能和稳定性，并进行性能评估和分析。
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自动控制原理课程设计设计题目：基于Matlab的自动控制系统设计与校正目录目录第一章课程设计内容与要求分析 (1)1.1设计内容 (1)1.2 设计要求 (1)1.3 Matlab软件 (2)1.3.1基本功能 (2)1.3.2应用 (3)第二章控制系统程序设计 (4)2.1 校正装置计算方法 (4)2.2 课程设计要求计算 (4)第三章利用Matlab仿真软件进行辅助分析 (6)3.1校正系统的传递函数 (6)3.2用Matlab仿真 (6)3.3利用Matlab/Simulink求系统单位阶跃响应 (10)3.2.1原系统单位阶跃响应 (10)3.2.2校正后系统单位阶跃响应 (11)3.2.3校正前、后系统单位阶跃响应比较 (12)3.4硬件设计 (13)3.4.1在计算机上运行出硬件仿真波形图 (14)课程设计心得体会 (16)参考文献 (18)第一章 课程设计内容与要求分析1.1设计内容针对二阶系统)1()(+=s s Ks W ，利用有源串联超前校正网络（如图所示）进行系统校正。
当开关S 接通时为超前校正装置，其传递函数11)(++-=Ts Ts K s W cc α，其中132R R R K c +=，1)(132432>++=αR R R R R ，C R T 4=，“-”号表示反向输入端。
若Kc=1，且开关S 断开，该装置相当于一个放大系数为1的放大器（对原系统没有校正作用）。
1.2 设计要求1）引入该校正装置后，单位斜坡输入信号作用时稳态误差1.0)(≤∞e ，开环截止频率ωc’≥4.4弧度/秒，相位裕量γ’≥45°；2）根据性能指标要求，确定串联超前校正装置传递函数；3）利用对数坐标纸手工绘制校正前、后及校正装置对数频率特性曲线；cR 234）设校正装置R1=100K，R2=R3=50K，根据计算结果确定有源超前校正网络元件参数R4、C值；5）绘制引入校正装置后系统电路图（设给定的电阻和电容：R=100K，C=1μF、10μF若干个）；6）利用Matlab仿真软件辅助分析，绘制校正前、后及校正装置对数频率特性曲线,并验算设计结果；7）在Matlab-Simulink下建立系统仿真模型，求校正前、后系统单位阶跃响应特性，并进行系统性能比较；8）利用自动控制原理实验箱完成硬件设计过程，包括：搭建校正前后系统电路、输入阶跃信号并通过示波器观察校正前后系统输出响应曲线。
1.3 Matlab软件1.3.1基本功能MATLAB是由美国mathworks公司发布的主要面对科学计算、可视化以及交互式程序设计的高科技计算环境。
它将数值分析、矩阵计算、科学数据可视化以及非线性动态系统的建模和仿真等诸多强大功能集成在一个易于使用的视窗环境中，为科学研究、工程设计以及必须进行有效数值计算的众多科学领域提供了一种全面的解决方案，并在很大程度上摆脱了传统非交互式程序设计语言（如C、Fortran）的编辑模式，代表了当今国际科学计算软件的先进水平。
MATLAB和Mathematica、Maple并称为三大数学软件。
它在数学类科技应用软件中在数值计算方面首屈一指。
MATLAB可以进行矩阵运算、绘制函数和数据、实现算法、创建用户界面、连 matlab开发工作界面接其他编程语言的程序等，主要应用于工程计算、控制设计、信号处理与通讯、图像处理、信号检测、金融建模设计与分析等领域。
MATLAB的基本数据单位是矩阵，它的指令表达式与数学、工程中常用的形式十分相似，故用MATLAB来解算问题要比用C，FORTRAN等语言完成相同的事情简捷得多，并且MATLAB也吸收了像Maple等软件的优点，使MATLAB成为一个强大的数学软件。
在新的版本中也加入了对C，FORTRAN，C++，JAVA的支持。
可以直接调用,用户也可以将自己编写的实用程序导入到MATLAB函数库中方便自己以后调用，此外许多的MATLAB爱好者都编写了一些经典的程序，用户可以直接进行下载就可以用。
1.3.2应用1、MA TLAB 产品族可以用来进行以下各种工作：●数值分析●数值和符号计算●工程与科学绘图●控制系统的设计与仿真●数字图像处理技术●数字信号处理技术●通讯系统设计与仿真●财务与金融工程2、MA TLAB在通讯系统设计与仿真的应用MATLAB 的应用范围非常广，包括信号和图像处理、通讯、控制系统设计、测试和测量、财务建模和分析以及计算生物学等众多应用领域。
附加的工具箱（单独提供的专用MA TLAB 函数集）扩展了MATLAB 环境，以解决这些应用领域内特定类型的问题。
第二章 控制系统程序设计2.1 校正装置计算方法设超前校正装置传递函数为：11)(++=s TTs s W dc γ，rd>1若校正后系统的截止频率ωc '=ωm ，原系统在ωc '处的对数幅值为L(ωc ')，则：d c L γ=ω-lg 10)('由此得：10)('10c Ld ω-=γ由T d d c 11'γ=ωγ=ω，得时间常数T 为：'c dT ωγ= 2.2 课程设计要求计算解答过程：对于Ⅰ型系统，10=k ，1.01)(≤==∞ke kss e得 10k k ≥ 故取 K=10。
因此)1(10)(+=s s s ω要求4.4≥c ω取：4.4=c ω则有L cϖ()+10lg rd=0。
即 20lg10-20lg ωc -20lg ωc +10lg rd=0 41074.510≈=⇒r d其相位欲度：45.04.42'1'1≈==⇒⨯==ωωcddc rrT Tr w d。
1445.0145.041)(++⨯=∴s s s c ω校正后传递函数：)145.0)(1()145.0(10+++s s s sD=KΩ=⇒=⨯⨯⇒=++3.8310050504)(14423432R R R R R RR因此C=F F Tk μ1410014.0103.8445.0334=⨯=⨯⨯=-第三章 利用Matlab 仿真软件进行辅助分析3.1校正系统的传递函数设：原系统传递函数为)()(a s s Ks W +=，校正装置传递函数为11)(++=cs bs s W c ，则校正后传递函数为11)()()()('+++==cs bs a s s K s W s W s W c3.2用Matlab 仿真num=[10]; den=[1,1,0];W=tf(num,den); %求原系统传递函数W(s) bode(W); %绘制原系统对数频率特性margin(W); %求原系统幅值裕度、相位裕度、相位穿越频率和幅值穿越频率[Gm,Pm,wj,wc]=margin(W);grid; %绘制网格线令a=1:进行仿真，得到下图：校正前系统伯德图M a g n i t u d e (d B )1010101010P h a s e (d e g )Bode DiagramGm = Inf dB (at Inf rad/sec) , Pm = 18 deg (at 3.08 rad/sec)Frequency (rad/sec)图3-1 校正前系统伯德图numc=[b,1]; denc=[c,1];Wc=tf(numc,denc); %求校正装置传递函数Wc(s) bode(Wc); %绘制校正装置对数频率特性grid; %绘制网格线（该条指令可有可无）已知求得：b=1/2.412（0.46）,c=1/7.236。
进行仿真得下图：系统校正装置伯德图。
M a g n i t u d e (d B )1010101010P h a s e (d e g )Bode DiagramFrequency (rad/sec)图3-2 系统校正装置伯德图numh=conv(num,numc); denh=conv(den,denc);Wh=tf(numh,denh); %求校正后系统传递函数W (s) bode(Wh); %绘制校正后系统对数频率特性margin(Wh); %求校正后系统幅值裕度、相位裕度、相位穿越频率和幅值穿越频率[Gm,Pm,wj,wc]=margin(Wh);grid; %绘制网格线（该条指令可有可无M a g n i t u d e (d B )1010101010103P h a s e (d e g )Bode DiagramGm = Inf dB (at Inf rad/sec) , Pm = 50.1 deg (at 4.42 rad/sec)Frequency (rad/sec)图3-3 校正后系统伯德图bode(W,':'); %绘制原系统对数频率特性hold on; %保留曲线，以便在同一坐标系内绘制其他特性bode(Wc,'-.'); %绘制校正装置对数频率特性 hold on; %保留曲线，以便在同一坐标系内绘制其他特性bode(Wh); %绘制校正后系统对数频率特性 grid; %绘制网格线（该条指令可有可无）-100-50050100M a g n i t u d e (d B )10-210-1100101102103-180-135-90-45045P h a s e (d e g )Bode DiagramFrequency (rad/sec)图3-4 校正前、后校正装置伯德图 3.3利用Matlab/Simulink 求系统单位阶跃响应3.2.1原系统单位阶跃响应原系统仿真模型如图3-5所示。
图3-5 校正前系统图系统运行后，其输出阶跃响应如图3-6所示：图3-6 校正前输出阶跃响应曲线3.2.2校正后系统单位阶跃响应校正后系统仿真模型如图3-7所示：图3-7 矫正后系统图系统运行后，其输出阶跃响应如图3-8所示：图3-8 校正后系统阶跃响应波形图3.2.3校正前、后系统单位阶跃响应比较仿真模型如图3-9所示：图3-9 校正前、后系统仿真模型系统运行后，其输出阶跃响应如图3-10所示：图3-10 校正前、后系统输出阶跃响应波形图3.4硬件设计绘制硬件校正装置原理图：图3-11 硬件校正装置原理图3.4.1在计算机上运行出硬件仿真波形图未校正系统硬件波形：图3-12 未校正系统硬件仿真波形图校正后系统硬件波形：图3-13 校正后系统硬件波形图课程设计心得体会通过自动控制原理课程设计，加强了我们动手、思考和解决问题的能力。
这个方案使用了Matlab软件，使我们有掌握了一个软件的应用。
我觉得做课程设计同时也是对课本知识的巩固和加强，由于课本上的知识太多，平时课间的学习并不能很好的理解和运用各个原理的功能，而且考试内容有限，所以在这次课程设计过程中，我们了解了很多原理的功能。