串联超前滞后校正装置课程设计
串联超前校正课程设计
串联超前校正课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握串联超前校正的基本概念，理解其在控制系统中的应用和作用。
2. 学会运用数学公式和电路图表达串联超前校正环节，并分析其对系统性能的影响。
3. 掌握串联超前校正参数的设计方法，能够根据特定性能指标完成校正参数的计算。
技能目标：1. 培养学生运用仿真软件进行串联超前校正电路搭建和测试的能力。
2. 提高学生分析控制系统性能、提出改进方案并实施的能力。
3. 培养学生团队协作、沟通表达的能力，能够在小组讨论中分享观点和倾听他人意见。
情感态度价值观目标：1. 激发学生对自动化控制技术的兴趣，培养其探究精神和创新意识。
2. 引导学生认识到科技进步对国家发展的重要性，树立正确的价值观。
3. 培养学生严谨、务实的科学态度，养成良好的学习习惯。
本课程针对高年级学生的认知水平和学习特点，注重理论知识与实践操作的相结合，培养学生的动手能力和创新能力。
通过本课程的学习，使学生能够更好地理解和应用串联超前校正技术，为后续专业课程打下坚实基础。
同时，注重培养学生的团队协作能力和沟通表达能力，提升其综合素质。
1. 理论知识：- 串联超前校正的基本原理及其在自动控制系统的应用。
- 串联超前校正的数学模型及传递函数推导。
- 串联超前校正对系统稳定性、快速性、平稳性等性能的影响。
- 校正参数的设计方法及步骤。
2. 实践操作：- 使用仿真软件（如MATLAB）搭建串联超前校正电路。
- 对搭建的校正电路进行仿真测试，分析校正效果。
- 根据性能指标要求，调整校正参数，优化系统性能。
3. 教学安排与进度：- 理论知识部分：共4课时，分两个阶段进行。
第一阶段（2课时）主要介绍串联超前校正的基本原理、数学模型及传递函数；第二阶段（2课时）讲解校正参数设计方法及性能分析。
- 实践操作部分：共4课时，与理论知识部分同步进行。
学生分小组进行仿真软件操作，教师指导并解答疑问。
4. 教材章节与内容：- 教材第五章：自动控制系统中的校正方法。
超前滞后校正课程设计
超前滞后校正课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解并掌握“超前滞后校正”的概念，了解其在控制系统中的应用。
2. 学生能够描述超前滞后校正对系统性能的影响，如稳定性、快速性和平稳性。
3. 学生能够运用数学工具分析超前滞后校正的设计方法和参数调整。
技能目标：1. 学生能够运用模拟软件进行超前滞后校正的设计和仿真。
2. 学生能够通过小组合作，解决与超前滞后校正相关的问题，并提出优化方案。
3. 学生能够运用图表、数据和文字，清晰、准确地表达校正前后的系统性能变化。
情感态度价值观目标：1. 学生能够认识到学习自动控制原理在实际生活和工业中的重要性，增强学习兴趣。
2. 学生能够培养团队协作精神，学会倾听他人意见，尊重他人观点。
3. 学生能够树立正确的科学态度，勇于面对挑战，善于从失败中汲取教训，不断提高自身能力。
课程性质分析：本课程为自动控制原理的相关内容，通过讲解超前滞后校正，使学生了解控制系统性能优化的方法。
学生特点分析：学生具备一定的数学基础和控制理论基础知识，具有较强的逻辑思维能力和动手能力。
教学要求：1. 结合实际案例，激发学生学习兴趣，注重理论与实践相结合。
2. 通过小组讨论、实验操作等形式，培养学生团队协作能力和实际操作能力。
3. 注重过程评价，关注学生在学习过程中的表现，及时给予指导和鼓励。
二、教学内容本课程教学内容主要包括以下三个方面：1. 理论知识：- 控制系统稳定性分析：回顾控制系统稳定性判据，如劳斯-赫尔维茨准则。
- 超前滞后校正原理：讲解超前滞后校正的概念、作用和分类。
- 校正参数设计：介绍超前滞后校正参数的设计方法，如根轨迹法、波特图法等。
2. 实践操作：- 软件仿真：使用MATLAB等软件，进行超前滞后校正的设计与仿真。
- 实验分析：通过实验设备，观察校正前后控制系统性能的变化，如阶跃响应、冲击响应等。
3. 教学案例：- 分析实际工业控制系统中应用超前滞后校正的案例，如电机转速控制、温度控制等。
自动化课程设计 串联滞后校正
《计算机控制》课程设计报告题目: 串联滞后校正控制器设计姓名: 学号:2013年12月2日《计算机控制》课程设计任务书学号====== 班级======学生=== 指导教师===题目串联滞后校正控制器设计设计时间2013年 11 月 25 日至 2013 年 12 月 2 日共 1 周设计要求设计任务：（按照所选题目内容填写）设单位反馈系统的开环传递函数为)104.0()(+=ssKsG，采用模拟设计法设计数字控制器，使校正后的系统满足：速度输入时，稳态误差小于1%，相角裕度oc45)(≥ωγ。
方案设计：1.完成控制系统的分析、设计；2.选择元器件,完成电路设计，控制器采用MCS-51系列单片机(传感器、功率接口以及人机接口等可以暂不涉及)，使用Protel绘制原理图；3.编程实现单片机上的控制算法。
报告内容:1.控制系统仿真和设计步骤，应包含性能曲线、采样周期的选择、数字控制器的脉冲传递函数和差分方程；2.元器件选型，电路设计，以及绘制的Protel原理图；3.软件流程图，以及含有详细注释的源程序；4.设计工作总结及心得体会；5.列出所查阅的参考资料。
指导教师签字：系（教研室）主任签字：2013年11 月25 日一、设计目的设计滞后校正控制器二、设计要求熟练掌握MATLAB 仿真设计、Protel 绘图软件的使用、以及单片机C 语言编程，进行控制系统仿真设计。
三、设计任务设单位反馈系统的开环传递函数为)104.0()(+=s s Ks G ，采用模拟设计法设计数字控制器，使校正后的系统满足：速度输入时，稳态误差小于1%，相角裕度o c 45)(≥ωγ。
四、设计过程 1、控制系统建模分析串联滞后校正 应用：1)对系统响应速度要求不高而抑制噪声电平性能要求较高的场合；2）若待校正系统已具备满意的动态特性，而稳态性能不满足指标要求，也可采用串联滞后校正来提高稳态精度，同时保持其动态特性基本不变。
基本原理：利用滞后网络或PI 控制器的高频衰减特性，使已校正系统截止频率下降，从而获得足够的相角裕度。
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。
自动控制原理课程设计串联超前滞后校正装置
自动控制原理课程设计报告一、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、稳态误差、剪切频率、相角穿越频率以及增益裕度的求取方法。
（3）掌握利用Matlab对控制系统分析的技能。
熟悉MATLAB这一解决具体工程问题的标准软件，能熟练地应用MATLAB软件解决控制理论中的复杂和工程实际问题，并给以后的模糊控制理论、最优控制理论和多变量控制理论等奠定基础。
（4）提高控制系统设计和分析能力。
（5）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。
超前校正通常可以改善控制系统的快速性和超调量，但增加了带宽，而滞后校正可以改善超调量及相对稳定度，但往往会因带宽减小而使快速性下降。
滞后-超前校正兼用两者优点，并在结构设计时设法限制它们的缺点。
二、设计要求(姬松)1．前期基础知识，主要包括MATLAB系统要素，MATLAB语言的变量与语句，MATLAB的矩阵和矩阵元素，数值输入与输出格式，MATLAB系统工作空间信息，以及MATLAB的在线帮助功能等。
2．控制系统模型，主要包括模型建立、模型变换、模型简化，Laplace变换等等。
3．控制系统的时域分析，主要包括系统的各种响应、性能指标的获取、零极点对系统性能的影响、高阶系统的近似研究，控制系统的稳定性分析，控制系统的稳态误差的求取。
4．控制系统的根轨迹分析，主要包括多回路系统的根轨迹、零度根轨迹、纯迟延系统根轨迹和控制系统的根轨迹分析。
5．控制系统的频域分析，主要包括系统Bode 图、Nyquist 图、稳定性判据和系统的频域响应。
自控课程设计实验报告串联超前校正滞后装置
课题：串联超前校正滞后装置专业：电气工程及其自动化班级：组长：组员：指导教师：设计日期：成绩：超前校正课程设计报告一、设计目的（1）把握操纵系统设计与校正的步骤和方式。
（2）把握对操纵系统相角裕度、稳态误差、剪切频率、相角穿越频率和增益裕度的求取方式。
（3）把握利用Matlab 对操纵系统分析的技术。
熟悉MATLAB 这一解决具体工程问题的标准软件，能熟练地应用MATLAB 软件解决操纵理论中的复杂和工程实际问题，并给以后的模糊操纵理论、最优操纵理论和多变量操纵理论等奠定基础。
（4）提高操纵系统设计和分析能力。
二、设计要求与内容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≥已知参数和设计要求：1．前期基础知识，要紧包括MATLAB 系统要素，MATLAB 语言的变量与语句，MATLAB 的矩阵和矩阵元素，数值输入与输出格式，MATLAB 系统工作空间信息，和MATLAB 的在线帮忙功能等。
2．操纵系统模型，要紧包括模型成立、模型变换、模型简化，Laplace 变换等等。
3．操纵系统的时域分析，要紧包括系统的各类响应、性能指标的获取、零极点对系统性能的阻碍、高阶系统的近似研究，操纵系统的稳固性分析，操纵系统的稳态误差的求取。
4．操纵系统的根轨迹分析，要紧包括多回路系统的根轨迹、零度根轨迹、纯迟延系统根轨迹和操纵系统的根轨迹分析。
5．操纵系统的频域分析，要紧包括系统Bode图、Nyquist图、稳固性判据和系统的频域响应。
6．操纵系统的校正，要紧包括根轨迹法超前校正、频域法超前校正、频域法滞后校正和校正前后的性能分析。
三、实现进程1、系统概述所谓校正，确实是在系统中加入一些其参数能够依照需要而改变的机构或装置，使系统整个特性发生转变，从而知足给定的各项性能指标。
超前滞后校正课程设计
超前滞后校正课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解“超前滞后校正”的概念，掌握其在控制系统中的应用。
2. 学生能描述不同类型的超前滞后校正器的设计原理和特点。
3. 学生能运用数学工具分析并计算超前滞后校正器对系统性能的影响。
技能目标：1. 学生能够运用模拟或数字工具设计简单的超前滞后校正电路。
2. 学生能够通过实验或仿真软件评估校正前后控制系统的动态响应和稳定性。
3. 学生能够结合实际案例，分析和解释使用超前滞后校正的意义和效果。
情感态度价值观目标：1. 学生能够培养对自动化和控制系统学科的兴趣，认识到其在现代技术中的重要性。
2. 学生能够通过小组合作和讨论，发展团队协作能力和问题解决的积极态度。
3. 学生能够在面对控制系统的设计和优化问题时，形成科学严谨、勇于创新的精神。
课程性质分析：本课程为自动化控制专业高年级学生设计，旨在深化学生对控制系统校正技术的理解，并通过实践提高学生解决实际问题的能力。
学生特点分析：高年级学生已具备一定的控制理论基础和实际操作技能，能快速接受新概念，并渴望将理论知识与实际应用相结合。
教学要求：1. 理论与实践相结合，注重学生动手能力的培养。
2. 引导学生主动探究，鼓励创新思维和批判性思维。
3. 以学生为中心，提供个性化学习路径，确保每位学生都能达到既定的学习成果。
二、教学内容本课程教学内容围绕“超前滞后校正”这一主题，参考教材相关章节，科学系统地组织以下内容：1. 超前滞后校正基础理论：- 控制系统校正的必要性- 超前滞后校正器的基本原理- 超前滞后校正器的数学模型2. 超前滞后校正器设计方法：- 校正器的设计步骤- 不同类型的超前滞后校正器参数计算- 校正器对系统性能的影响分析3. 实践应用与案例分析：- 超前滞后校正器在控制系统中的应用案例- 实验室或仿真软件实践操作- 控制系统性能评估方法教学大纲安排如下：第一周：控制系统校正概述，超前滞后校正基本理论第二周：超前滞后校正器设计方法，数学模型分析第三周：校正器参数计算，系统性能影响分析第四周：应用案例分析，实验室实践操作与讨论教学内容进度安排与教材章节紧密关联，确保学生能够循序渐进地掌握相关知识，同时注重理论与实践相结合，提高学生的实际操作能力。
串联超前校正系统分析自动控制原理课程设计
一、设计目的1、 通过课程设计进一步掌握自动控制原理课程的相关知识，加深对所学内容的理解，提高解决实际问题的能力。
2、 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；3、 理解相角裕量、稳态误差、穿越频率等参数的含义；4、 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；5、 从总体上把握对系统进行校正的思路，能够将理论与实际相结合。
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。
4、设计校正系统，满足工作要求。
设计条件：⊗则已知单位负反馈系统被控制对象的开环传递函数为：()()0.110.011S kG s s s =⨯++对系统进行串联校正任务： （1）()r t t=时，0.004ss e ≤；（2）校正后，相角裕量45r >； （3）30/c w rad s>。
sR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SIMULINK 仿真软件，分析系统的性能。
三、设计原理校正方式的选择，按照校正装置在系统中的链接方式，控制系统校正方式分为串联校正、反馈校正、前馈校正、和复合校正4种。
串联校正是最常见的一种校正方式。
串联校正方式是校正器与受控对象进行串联连接的。
可分为串联超前校正、串联滞后校正和滞后-超前校正。
其一般设计步骤如下：（1）根据静态性能指标，计算开环系统的增益。
之后求取校正前系统的频率特性指标，并与设计要求进行比较；（2）确定校正后期望的穿越频率，具体值得选取与所选择的校正方式相适应； （3）根据待设计的校正环节的形式和转折频率，计算相关参数，进而确定校正环节； （4）得出校正后系统。
检验系统满足设计要求。
四、设计步骤1、校正前的系统分析 时域分析： 其中已知21()R s s =---------------------------------------------------------------------------------①()1H s = ---------------------------------------------------------------------------------②()()()0.110.011kG s s s s =⨯⨯+⨯+ --------------------------------------------------------③根据稳态误差公式1lim ()1()()ss s e R s s G s H s →=⨯⨯+⨯ -------------------------------------------------------④③将①②③带入④式得()211lim1(0.11)0.011ss s e s ks s s s →=⨯⨯+⨯⨯+⨯+化简得出1ss e k =又有题目0.004ss e ≤最后得250k ≥此时取250k =进行分析。
自动控制原理串联滞后校正装置课程设计
自动控制原理串联滞后校正装置课程设计“自控原理课程设计”参考设计流程一、理论分析设计1、确定原系统数学模型；当开关S断开时，求原模拟电路的开环传递函数个G(s)。
c)；ω(γc、ω2、绘制原系统对数频率特性，确定原系统性能：3、确定校正装置传递函数Gc(s)，并验算设计结果；设超前校正装置传递函数为：，rd>1)，则：'cω处的对数幅值为L('cωm，原系统在ω='cω若校正后系统的截止频率由此得：由，得时间常数T为：4、在同一坐标系里，绘制校正前、后、校正装置对数频率特性；二、Matlab仿真设计（串联超前校正仿真设计过程）注意：下述仿真设计过程仅供参考，本设计与此有所不同。
利用Matlab进行仿真设计（校正），就是借助Matlab 相关语句进行上述运算，完成以下任务：①确定校正装置；②绘制校正前、后、校正装置对数频率特性；③确定校正后性能指标。
从而达到利用Matlab辅助分析设计的目的。
例：已知单位反馈线性系统开环传递函数为：≥450，幅值裕量h≥10dB，利用Matlab进行串联超前校正。
'γ≥7.5弧度/秒，相位裕量'cω要求系统在单位斜坡输入信号作用时，开环截止频率c)]、幅值裕量Gmω(γ1、绘制原系统对数频率特性，并求原系统幅值穿越频率wc、相位穿越频率wj、相位裕量Pm[即num=[20];den=[1,1,0];G=tf(num,den); %求原系统传递函数bode(G); %绘制原系统对数频率特性margin(G); %求原系统相位裕度、幅值裕度、截止频率[Gm,Pm,wj,wc]=margin(G);grid; %绘制网格线（该条指令可有可无）原系统伯德图如图1所示，其截止频率、相位裕量、幅值裕量从图中可见。
另外，在MATLAB Workspace下，也可得到此值。
由于截止频率和相位裕量都小于要求值，故采用串联超前校正较为合适。
滞后-超前校正.
目录摘要 (1)引言 (2)1 滞后-超前校正设计目的和原理 (2)1.1滞后-超前校正设计目的 (2)1.2滞后-超前校正设计原理 (2)2 滞后-超前校正的设计过程 (4)2.1校正前系统的参数 (4)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 (5)2.1.3 用MATLAB绘制校正前系统的根轨迹 (6)2.1.4 对校正前系统进行仿真分析 (7)2.2滞后-超前校正设计参数计算 (8)ω (8)2.2.1 选择校正后的截止频率c2.2.2确定校正参数β、2T和1T (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)结束语 (14)参考文献 (15)用MATLAB进行控制系统的滞后－超前校正设计摘要自动控制技术的应用日益广泛，除了在国防、空间科技等尖端领域里成为不可或缺的重要技术之外，在机电工程、冶金、化工、轻工、交通管理、环境保护、农业等领域中，自动控制技术的作用也日显突出。
自动控制技术的运用大大提高了劳动生产率和产品质量，同时，也改善了劳动条件，在改善人类的居住环境和提高生活质量方面也发挥了非常重要的作用。
今天的社会生活中，自动化装置已经无所不在，为人类文明进步做出了重要的贡献。
自动控制系统的课程设计是检验我们学过知识扎实程度的好机会，也让我们的知识体系更加系统，更加完善。
在不断学习新知识的基础上得到了动手能力的训练，启发创新思维及独立解决实际问题的能力，提高设计、装配、调试能力。
关键词：滞后超前校正伯德图 MATLAB 校正参数引言如果系统设计要求满足的性能指标属频域特征量，则通过采用频域校正方法。
自动控制原理课程设计__频率法设计串联滞后——超前校正装置
目录一、设计任务.......................................... .. .. (1)二、设计要求.......................................... .. (1)三、设计步骤 (1)1.未校正前系统的性能分析 (1)1.1开环增益K (1)1.2校正前系统的各种波形图 (2)1.3由图可知校正前系统的频域性能指标 (4)1.4特征根 (4)1.5判断系统稳定性 (5)1.6分析三种曲线的关系 (5)1.7求出系统校正前动态性能指标及稳态误差 (5)1.8绘制系统校正前的根轨迹图 (5)1.9绘制系统校正前的Nyquist图 (6)2.校正后的系统的性能分析 (7)2.1滞后超前校正 (7)2.2校正后系统的各种波形图 (8)2.3由图可知校正后系统的频域性能指标 (10)2.4特征根 (11)2.5判断系统稳定性 (11)2.6分析三种曲线的关系 (11)2.7求出系统校正后动态性能指标及稳态误差 (11)2.8绘制系统校正后的根轨迹图和Nyquist图 (11)四、心得体会....................................... .. .. (13)五、主要参考文献......................................... .. (13)一、 设计任务已知单位负反馈系统的开环传递函数0()(0.11)(0.011)K G S S S S =++，试用频率法设计串联滞后——超前校正装置。
（1）使系统的相位裕度045γ>（2）静态速度误差系数250/v K rad s ≥ （3）幅值穿越频率30/C rad s ω≥二、设计要求（1）首先，根据给定的性能指标选择合适的校正方式对原系统进行校正，使其满足工作要求。
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。
自动控制理论课程设计超前串联校正设计
一．题目004已知单位负反馈系统的开环传递函数为)5.0(4)(0+=S S S G ,试对系统进行超前串联校正设计，使之满足：（1）闭环主导极点的阻尼比ζ=0.5； （2）自然振荡角频率wn=5rad/s ； （3）静态速度误差系数Kv=50rad/s 。
二．校正前系统分析编程绘制其单位阶跃响应曲线，根轨迹，奈氏图如下： num=4;den=conv([1,0],[1,0.5]); G0=tf(num,den); G=feedback(G0,1); figure(1); step(G); figure(2); rlocus(G0)； figure(3); nyquist(G0)2.1单位阶跃响应图1..校正前单位阶跃响应由图可知上升时间tr=0.567s,峰值时间tp=1.61s,超调量σ%=67..2%，调节时间ts=14.7s（ 2%的允许误差），系统稳态误差ess=0。
2.2根轨迹图图2 闭环根轨迹使系统稳定的根轨迹增益范围为k>0。
3.3奈氏图奈氏图不包括（-1,0），所以系统稳定。
应用Matlab绘制出开环系统Bode图，程序如下：4.4开环波特图num=4;den=conv([1,0],[1,0.5]);w=logspace(-2,3,100);bode(num,den,w);grid on;[mag,phase,w]=bode(num,den,w);magdB=20*log10(mag);[Gm,Pm,Wcg,Wcp]=margin(mag,phase,w) %求系统的幅值裕量、相角裕量及其所对应的频率mr=max(mag) %求谐振峰值wr=spline(mag,w,mr) %求谐振频率运行结果：幅值裕量：Gm = 1.6482e+006幅值裕量：Pm =14.2694穿越频率：Wcg =2.5676e+003剪切频率：Wcp =1.9688谐振峰值：mr = 799.8400谐振频率：wr =0.0100图3 开环波特图校正前系统的相角裕量γ=14.2694°，幅值裕量20lgkg=1.6482*10^6。
18控制系统的滞后-超前校正设计
学号：课程设计用MATLAB进行控制系统的题目滞后－超前校正设计学院自动化专业自动化班级100...班姓名指导教师黄亮2012 年12 月23 日课程设计任务书学生姓名： 专业班级： 自动化100...班指导教师： 黄 亮 工作单位： 自动化学院题 目: 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()(1)(2)k G s s s s =++试设计校正装置使得系统的静态速度误差系数1-10秒=v K ，相位裕度50=γ，增益裕度B d 10h ≥。
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校正网络，确定校正网络的传递函数，并用MATLAB进行验证。
（3） 用MATLAB 分析未校正和已校正系统的根轨迹，单位阶跃响应和单位斜坡响应。
（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：任务时间（天）指导老师下达任务书，审题、查阅相关资料2 分析、计算 2 编写程序 1 撰写报告 2 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 日摘要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，而且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。
串联超前校正课程设计..
天津城市建设学院课程设计任务书2010 —2011 学年第 2 学期电子与信息工程 系 电气工程及其自动化 专业 08-1 班级课程设计名称： 自动控制原理课程设计设计题目： 串联超前校正装置的设计完成期限：自 2011 年5 月 30 日至 2011 年 6 月 3 日共 1 周设计依据、要求及主要内容： 已知单位反馈系统的开环传递函数为：)104.0(100)(+=s s K s G 要求校正后系统对单位斜坡输入信号的稳态误差01.0≤ss e ，相角裕度 45≥γ，试设计串联超前校正装置。
基本要求：1、对原系统进行分析，绘制原系统的单位阶跃响应曲线，2、绘制原系统的Bode 图，确定原系统的幅值裕度和相角裕度。
3、绘制原系统的Nyquist 曲线。
4、绘制原系统的根轨迹。
5、设计校正装置，绘制校正装置的Bode 图。
6、绘制校正后系统的Bode 图、确定校正后系统的幅值裕度和相角裕度。
7、绘制校正后系统的单位阶跃响应曲线。
8、绘制校正后系统的Nyquist 曲线。
9、绘制校正后系统的根轨迹。
指导教师（签字）：教研室主任（签字）：批准日期：2011年5月28日目录一、绪论 (2)二、对原系统进行分析 (3)1)绘制原系统的单位阶跃曲线 (3)2)绘制原系统bode图 (3)3)绘制原系统奈式曲线 (4)4)绘制原系统根轨迹 (4)三、校正系统的确定 (5)四、对校正后的装置进行分析 (5)1)绘制校正后系统bode图 (5)2)绘制校正后系统单位阶跃响应曲线 (6)3)绘制校正后的奈式曲线 (7)4)绘制校正后的根轨迹 (7)五、总结 (8)六、附图 (9)参考文献 (15)一绪论所谓校正，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。
系统校正的常用方法是附加校正装置。
按校正装置在系统中的位置不同，系统校正分为串联校正、反馈校正和复合校正。
转子绕线机控制系统的串联滞后超前校正设计自控课设报告
课程设计任务书学生姓名： 专业班级：指导教师： 刘志立 工作单位： 自动化学院 题 目: 转子绕线机控制系统的串联滞后-超前校正设计 初始条件：已知转子绕线机控制系统的开环传递函数:)10)(5()(++=s s s K s G 要求系统的静态速度误差系数115-≥s K v ， 60≥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、 M ATLAB 作出满足初始条件的最小K 值的系统伯德图，计算系统的幅值裕度和相位裕度。
2、 前向通路中插入一滞后超前校正装置，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 月目录摘要 (1)1初始条件 (2)2设计任务 (2)3设计原理 (2)4设计分析与计算 (2)4.1最小K值的系统频域分析 (2)4.2滞后—超前校正网络的确定 (4)4.3根轨迹的绘制 (5)4.4系统仿真 (7)心得体会 (10)参考文献 (11)摘要MATLAB是矩阵实验室的简称，是一个在数值计算方面首屈一指的数学类科技应用软件。
利用MATLAB对自动控制系统进行分析求解十分简便。
本次课程设计是利用滞后-超前校正网络来校正系统以改善系统性能，首先应该根据原有系统和初始条件要求来确定校正系统，然后利用MATLAB分析校正后的系统是否达到要求以及其性能。
关键词：MATLAB 滞后—超前校正系统分析转子绕线机控制系统的串联滞后-超前校正设计1初始条件已知转子绕线机控制系统的开环传递函数:)10)(5()(++=s s s K s G 要求系统的静态速度误差系数115-≥s K v ， 60≥γ。
串联校正装置的课程设计
串联校正装置的课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解并掌握串联校正装置的基本原理和电路构成。
2. 学生能够运用所学知识，分析串联校正装置对系统性能的影响。
3. 学生能够解释串联校正装置在工程实践中的应用和价值。
技能目标：1. 学生能够独立设计简单的串联校正装置电路，并对其进行仿真分析。
2. 学生能够运用所学知识，解决实际电路中与串联校正装置相关的问题。
3. 学生能够通过实验和观察，验证串联校正装置对系统性能的改善效果。
情感态度价值观目标：1. 学生培养对电子技术学习的兴趣，增强对电路分析和设计的自信心。
2. 学生通过团队合作，培养沟通、协作和解决问题的能力。
3. 学生了解串联校正装置在科技发展和国民经济建设中的重要作用，增强社会责任感。
课程性质：本课程为电子技术专业课程，以理论教学和实践操作相结合的方式进行。
学生特点：学生已具备一定的电子技术基础，具有较强的学习能力和动手能力。
教学要求：注重理论联系实际，培养学生的动手能力和创新意识，提高学生的综合素质。
在教学过程中，将课程目标分解为具体的学习成果，以便进行教学设计和评估。
二、教学内容本课程教学内容主要包括以下三个方面：1. 理论知识：- 串联校正装置的基本原理及其分类。
- 串联校正装置的电路构成及工作特性。
- 串联校正装置对系统稳定性、快速性和准确性的影响。
参考教材章节：第三章第二节“串联校正装置的原理与分类”。
2. 实践操作：- 设计简单的串联校正装置电路，并进行仿真分析。
- 通过实验验证串联校正装置对系统性能的改善效果。
- 掌握实验仪器和设备的使用方法，提高实际操作能力。
参考教材章节：第三章第三节“串联校正装置的电路设计与实验”。
3. 应用拓展：- 了解串联校正装置在工程实践中的应用案例。
- 探讨串联校正装置在新技术领域的应用前景。
- 分析串联校正装置在我国科技发展和国民经济建设中的贡献。
参考教材章节：第三章第四节“串联校正装置的应用与展望”。
计算机控制系统课程设计--超前滞后矫正控制器设计
计算机控制系统课程设计--超前滞后矫正控制器设计计算机控制系统课程设计--超前滞后矫正控制器设计《计算机控制》课程设计报告题目: 超前滞后矫正控制器设计姓名:学号: 10级自动化2013年12月2日《计算机控制》课程设计任务书学号班级学生指导教师题目超前滞后矫正控制器设计设计时间2013年 11 月 25 日至 2013 年12 月 2 日共 1 周设计要求设计任务：（按照所选题目内容填写）13．超前滞后校正设计设单位反馈系统的开环传递函数为100()(0.11)(0.011)G ss s s=++，采用模拟设计法设计数字控制器，使校正后的系统满足：速度误差系数不小于100，相角裕度不小于40度，截止角频率不小于20。
方案设计：1.完成控制系统的分析、设计；2.选择元器件,完成电路设计，控制器采用MCS-51系列单片机(传感器、功率接口以及人机接口等可以暂不涉及)，使用Protel绘制原理图；3.编程实现单片机上的控制算法。
报告内容:1.控制系统仿真和设计步骤，应包含性能曲线、采样周期的选择、数字控制器的脉冲传递函数和差分方程；2.元器件选型，电路设计，以及绘制的Protel原理图；3.软件流程图，以及含有详细注释的源程序；4.设计工作总结及心得体会；5.列出所查阅的参考资料。
指导教师签字：系（教研室）主任签字：213年11月25日1.控制系统分析和设计 1.1实验要求设单位反馈系统的开环传递函数为)101.0)(11.0(100)(++=s s s s G ，采用模拟设计法设计数字控制器，使校正后的系统满足：速度误差系数不小于100，相角裕度不小于40度，截止角频率不小于20。
1.2系统分析（1）使系统满足速度误差系数的要求:()()s 0s 0100lim ()lim1000.1s 10.011V K s G s s →→=?==++(2)用MATLAB 画出100()(0.11)(0.011)G s s s s =++的Bode 图为：-150-100-50050100M a g n i t u d e (d B )101010101010P h a s e (d e g )Bode DiagramGm = 0.828 dB (at 31.6 rad/s) , P m = 1.58 deg (at 30.1 rad/s) Frequency (rad/s)由图可以得到未校正系统的性能参数为：相角裕度0 1.58γ=?，幅值裕度00.828g KdB dB=,剪切频率为：030.1/c rad s ω=，截止频率为031.6/g rad sω=（3）未校正系统的阶跃响应曲线0.20.40.60.811.21.41.61.82Step ResponseTime (seconds)A m p l i t u d e可以看出系统产生衰减震荡。
转子绕线机控制系统的串联滞后超前校正设计自控课设报告
课程设计任务书学生姓名： _____________ 专业班级： ______________________ 指导教师：刘志立工作单位：自动化学院题 目：转子绕线机控制系统的串联滞后-超前校正设计 初始条件：已知转子绕线机控制系统的开环传递函数：要求系统的静态速度误差系数KQ15L, />60\要求完成的主要任务：（包括课程设计工作呈及其技术要求，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 值的系统伯徳图，计算系统的幅值裕 度和相位裕度。
2、 前向通路中插入一滞后超前校正装置，确定校正网络的传递函数。
3、 用Mat lab 画出未校正和已校正系统的根轨迹。
4、 用Mat lab 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:系主任（或责任教师）签名:G($) =K5(5+ 5)(5+ 10)目录摘要 (1)1初始条件 (2)2设计任务 (2)3设计原理 (2)4设计分析与计算 (2)4.1最小K值的系统频域分析 (2)4.2滞后一超前校正网络的确定 (4)4.3根轨迹的绘制 (5)4.4系统仿真 (7)心得体会 (10)参考文献 (11)摘要MATLAB是矩阵实验室的简称，是一个在数值计算方面首屈一指的数学类科技应用软件。
利用MATLAB对自动控制系统进行分析求解十分简便。
本次课程设计是利用滞后-超前校正网络来校正系统以改善系统性能，首先应该根据原有系统和初始条件要求来确定校正系统，然后利用MATLAB分析校正后的系统是否达到要求以及其性能。
关键词：MATLAB滞后一超前校正系统分析转子绕线机控制系统的串联滞后-超前校正设计1初始条件已知转子绕线机控制系统的开环传递函数：5(5 4-5)(5 + 10)要求系统的静态速度误差系数K>\5S-\ />60°o2设计任务6、MATLAB作出满足初始条件的最小K值的系统伯德图，计算系统的幅值裕度和相位裕度。
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课题：串联超前滞后校正装置专业：电气工程及其自动化班级：一班学号：姓名：指导教师：设计日期：2013.12.6-2013.12.12成绩：自动控制原理课程设计报告一、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、稳态误差、剪切频率、相角穿越频率以及增益裕度的求取方法。
（3）掌握利用Matlab对控制系统分析的技能。
熟悉MATLAB这一解决具体工程问题的标准软件，能熟练地应用MATLAB软件解决控制理论中的复杂和工程实际问题，并给以后的模糊控制理论、最优控制理论和多变量控制理论等奠定基础。
（4）提高控制系统设计和分析能力。
（5）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。
超前校正通常可以改善控制系统的快速性和超调量，但增加了带宽，而滞后校正可以改善超调量及相对稳定度，但往往会因带宽减小而使快速性下降。
滞后-超前校正兼用两者优点，并在结构设计时设法限制它们的缺点。
二、设计要求(姬松)1．前期基础知识，主要包括MATLAB系统要素，MATLAB语言的变量与语句，MATLAB的矩阵和矩阵元素，数值输入与输出格式，MATLAB系统工作空间信息，以及MATLAB的在线帮助功能等。
2．控制系统模型，主要包括模型建立、模型变换、模型简化，Laplace变换等等。
3．控制系统的时域分析，主要包括系统的各种响应、性能指标的获取、零极点对系统性能的影响、高阶系统的近似研究，控制系统的稳定性分析，控制系统的稳态误差的求取。
4．控制系统的根轨迹分析，主要包括多回路系统的根轨迹、零度根轨迹、纯迟延系统根轨迹和控制系统的根轨迹分析。
5．控制系统的频域分析，主要包括系统Bode 图、Nyquist 图、稳定性判据和系统的频域响应。
6．控制系统的校正，主要包括根轨迹法超前校正、频域法超前校正、频域法滞后校正以及校正前后的性能分析。
三、实现过程(杨传玺,陈建华)1、系统概述（简单介绍系统设计思路与总体方案的可行性论证，各功能块的划分与组成，全面介绍总体工作过程或工作原理。
） 已知单位负反馈系统的开环传递函数0()(1)(2)K G S S S S =++，试用频率法设计串联滞后——超前校正装置，使之满足在单位斜坡作用下，系统的速度误差系数1v K 10s -=，系统的相角裕量045γ≥，校正后的剪切频率 1.5C rad s ω≥。
2、 设计与分析（详细介绍系统各功能块的选择、设计及工作原理分析、仿真，并介绍有关参数的计算及选择等，要求有原理图和结果图。
）1.滞后-超前校正设计原理滞后-超前校正RC 网络电路图如图1所示。
图1 滞后-超前校正RC 网络下面推导它的传递函数：()()()()()222112122112211221111221111111)(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1,,,21221121222111>++=+==βββC R C R C R T T C R T C R T ，则()()()()s T s T s T s T s G c 21211111ββ+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+++= 其中1T 为超前部分的参数，2T 为滞后部分的参数。
滞后-超前校正的频域设计实际是超前校正和滞后校正频域法设计的综合，基本方法是利用滞后校正将系统校正后的穿越频率调整到超前部分的最大相角处的频率。
具体方法是先合理地选择截止频率c ω，先设计滞后校正部分，再根据已经选定的β设计超前部分。
应用频率法确定滞后超前校正参数的步骤：1、根据稳态性能指标，绘制未校正系统的伯德图；2、选择校正后的截止频率c ω；3、确定校正参数β；4、确定滞后部分的参数2T ；5、确定超前部分的参数1T ；6、将滞后部分和超前部分的传递函数组合在一起，即得滞后-超前校正的传递函数；7、绘制校正后的伯德图，检验性能指标。
2 滞后-超前校正的设计过程2.1 校正前系统的参数根据初始条件，调整开环传递函数：()()()s s s K s G 5.0115.0++= 当系统的静态速度误差系数110-=S K v 时，v K K =5.0。
则120-=s K满足初始条件的最小K 值时的开环传递函数为()()()s s s s G 5.01110++= 2.1.1 用MATLAB 绘制校正前系统的伯德图程序：num=[10];den=[0.5,1.5,1,0];bode(num,den)grid得到的伯德图如图2所示。
图2 校正前系统的伯德图2.1.2 用MATLAB求校正前系统的幅值裕量和相位裕量用命令margin(G)可以绘制出G的伯德图，并标出幅值裕量、相位裕量和对应的频率。
用函数[kg,r,wg,wc]=margin(G)可以求出G的幅值裕量、相位裕量和幅值穿越频率。
程序：num=[10];den=[0.5,1.5,1,0];G=tf(num,den);margin(G)[kg,r,wg,wc]=margin(G)得到的幅值裕量和相位裕量如图3所示。
图3 校正前系统的幅值裕量和相位裕量运行结果： kg=0.3000 r=-28.0814wg=1.4142 wc=2.4253即幅值裕量dB=20-=，相位裕量β=-28.0814o。
10h5.3.0lg2.1.3 用MATLAB绘制校正前系统的根轨迹MATLAB中专门提供了绘制根轨迹的有关函数。
[p,z]=pzmap(num,den)的功能是绘制连续系统的零、极点图。
[r,k]=rlocus(num,den)的功能是绘制=0k部分的根轨迹。
→∞程序：num=[10];den=[0.5,1.5,1,0];rlocus(num,den)得到校正前系统的根轨迹如图4所示。
图4 校正前系统的根轨迹2.1.4 对校正前系统进行仿真分析Simulink是可以用于连续、离散以及混合的线性、非线性控制系统建模、仿真和分析的软件包，并为用户提供了用方框图进行建模的图形接口，很适合于控制系统的仿真。
仿真后得到的结果如图5.1,5.2和图6.1,6.2所示。
图5.1校正前单位阶跃仿真图图5.2校正前单位阶跃响应曲线图6.1 校正前单位斜坡系统仿真图图6.2校正前单位斜坡响应的曲线2.2 滞后-超前校正设计参数计算2.2.1 选择校正后的截止频率c ω若性能指标中对系统的快速性未提明确要求时，一般对应()︒-=∠180ωj G 的频率作为c ω。
从图3中得，c ω=1.5。
这样，未校正系统的相位裕量为0o，与要求值仅差+45o ，这样大小的超前相角通过简单的超前校正是很容易实现的。
2.2.2 确定校正参数β、2T 和1T β由超前部分应产生超前相角ϕ而定，即ϕϕβsin 1sin 1-+=。
在本题中，︒=︒+︒=50545ϕ，因此55.750sin 150sin 1≈︒-︒+=β 取c T ω15112=，以使滞后相角控制在-5o 以内，因此1.012=T ，滞后部分的传递函数为01.01.0++s s 。
过()()c c j G ωωlg 20,-，作20dB/dec 直线，由该直线与0dB 线交点坐标1T β确定1T 。
未校正系统的伯德图在c ω=1.5处的增益是13dB 。
所以过点（1.5，-13）画一条20dB/dec 的直线，与0dB 线的交点确定转折频率。
经计算得，转折频率89.011=T ，另一转折频率为7.61=T β。
所以超前部分的传递函数为7.689.0++s s 。
将滞后校正部分和超前校正部分的传递函数组合在一起，得滞后-超前校正的传递函数为()01.01.07.689.0++++=s s s s s G c 系统校正后的传递函数为 ()()()()()()()()01.07.615.011.089.010++++++=s s s s s s s s G s G c 2.3 滞后-超前校正后的验证 由于校正过程中，多处采用的是近似计算，可能会造成滞后-超前校正后得到的系统的传递函数不满足题目要求的性能指标。
所以需要对滞后-超前校正后的系统进行验证。
下面用MATLAB 求已校正系统的相角裕量和幅值裕量。
2.3.1 用MATLAB 求校正后系统的幅值裕量和相位裕量程序：num=[10,9.9,0.89];den=[0.5,4.855,11.0985,6.8055,0.067,0];G=tf(num,den);margin(G)[kg,r,wg,wc]=margin(G)得到的校正后系统的幅值裕量和相位裕量如图7所示。
图7 校正后系统的幅值裕量和相位裕量运行结果： kg=5.9195 r=47.6239wg=3.6762 wc=1.2072即校正后系统的相位裕量︒=6239.47γ，()10lim 0==→s sG K s v 满足指标。
假设验证结果不满足指标，重新选择校正后的截止频率，重复上述过程，直到满足性能指标为止。
2.3.2 用MATLAB 绘制校正后系统的伯德图程序：num=[10,9.9,0.89];den=[0.5,4.855,11.0985,6.8055,0.067,0];bode(num,den)grid得到的伯德图如图8所示。
图8 校正后系统的伯德图2.3.3 用MATLAB绘制校正后系统的根轨迹程序：num=[10,9.9,0.89];den=[0.5,4.855,11.0985,6.8055,0.067,0];rlocus(num,den)得到的校正后系统的根轨迹如图9所示。
图9 校正后系统的根轨迹2.3.4 用MATLAB对校正前后的系统进行仿真分析用Simulink对校正后的系统仿真。
仿真后得到的结果如图10.1,10.2和图11.1,11.2所示。
图10.1校正后单位阶跃仿真图图10.2校正后系统仿真的阶跃响应曲线图11.1校正后单位斜坡的仿真图图11.2校正后单位斜坡的曲线程序：k=10;num=conv([1,0.89],[1,0.1]);den=conv(conv(conv(conv([1,0],[1,1]),[0.5,1]),[1,6.7]),[1,0.01]);sys=tf(k*num,den);Lsys=feedback(sys,1,-1);[y,t,x]=step(Lsys);plot(t,y);ltiview得到的阶跃响应曲线如图12所示。