自控大作业超前滞后校正

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自控大作业——超前滞后校正

自动控制原理大作业已知单位反馈控制系统如图所示，其中0()(1)KG s s s =+。

1、试用频率法设计串联超前校正网络()c G s ，满足：单位斜坡输入时，位置输出稳态误差19ss e =，开环截止频率 4.5/crad s ω''=，相角裕度50γ''≥，请写出校正具体步骤：解：1．求开环增益K 传递函数为：0()(1)KG s s s =+ 此系统为为Ⅰ型系统，且系统稳定，故由稳态误差911e ss ==K知：K=9校正前系统传递函数为）（）（1s s 9s o +=G（1）根据校正前系统Bode 图，确定校正前系统相角裕度和开环截止频率：0w c =）（L0w 9lg202c= s /rad 3w c =43.18arctanw -90-180）w （180r c c o ==+=ϕ（2）计算校正网络的参数a 和τ：已知开环截止频率 4.5/crad s ω''=取s /rad 5.4w w c m="= 2co w 9lg 20lga 10-5.4"==）（L 06.5a = 0988.006.5*5.41a *w 1m ===τ 10988.01s 5.01s 1s a s c ++=++=s G ττ）（（3）验算校正后的性能指标是否满足设计要求：）1s 0988.0）（1s （s ）1s 5.0（9）s （）s （）s （c o +++==G G G6.5497.23-47.77-04.6690）w *0988.0（arctan -arctanw -90-）w *5.0（arctan 180）w （180r c cc c =+="""+="+=''ϕ 满足设计要求。

2、用MATLAB 画出校正前系统、校正装置和校正后系统的Bode 图：-100100M a g n i t u d e (d B)10-210-110101102103-180-135-90-45045P h a s e (d e g)Bode DiagramFrequency (rad/sec)MATLAB 程序：G1=tf(9,[1,1,0]);G2=tf(9*[0.5,1],conv([1,1,0],[0.0988,1])); G3=tf([0.5 1],[0.0988 1]) bode(G1) hold bode(G2,'--') hold bode(G3)3、用MATLAB 绘制校正前和校正后系统的单位阶跃响应图，并分析两个系统不同的动态性能指标（超调量、调节时间等）：0246810120.20.40.60.811.21.41.6Step ResponseTime (sec)A m p l i t u d eMATLAB 程序：G1=tf(9,[1,1,0]);G2=tf(9*[0.5,1],conv([1,1,0],[0.0988,1])); G3=tf([0.5 1],[0.0988 1]) figureG1_c=feedback(G1,1) G2_c=feedback(G2,1) step(G1_c) hold step(G2_c,'--')动态性能分析： ● 校正前：）（）（1s s 9s o +=G9s s 9s 20++=）（ϕ 3w n = 167.061w 21n ≈==ζ%75.58%100*e%100*e%22167.0-1167.0*14.3--1-===ζπζσs06.1167.0-1*314.3-1*w t 22n p ===ζπs986.63*167.05.3w *5.3t n s ===ζ● 校正后：%171.01.0-1.17%=σs648.0t p ≈分析：加入串联超前校正装置后，动态性能中系统超调量下降，稳定性变好，调节时间、峰值时间减小，快速性变好。

自控原理超前滞后校正

定常系统的频率法超前校正1问题描述用频率法对系统进行校正，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，从而提高系统的稳定性，致使闭环系统的频带扩展，以达到改善系统暂态响应的目的。

但系统频带的加宽也会带来一定的噪声干扰，为了系统具有满意的动态性能，高频段要求幅值迅速衰减，以减少噪声影响。

2设计过程和步骤2.1题目已知单位反馈控制系统的开环传递函数：设计超前校正装置，使校正后系统满足：2.2计算校正传递函数（1）根据稳态误差的要求，确定系统的开环增益K则解得100k =（2）由于开环增益100k =,在MATLAB 中输入以下命令：z=[ ] ;p=[0,-10,-100];k=100000;[num,den]=zp2tf(z,p,k);[mag,phase,w]=bode(num,den);margin(mag,phase,w);则可得未校正系统的伯德图如图1所示：图1 校正前系统的伯德图由图中可以看出相位裕量角为061.1（3）谐振峰值为%0.161 1.250.4r M σ-=+=，给定系统的相位裕量值1arcsin()53.1301r M γ==，由于未校正系统的开环对数幅频特性在剪切频率处的斜率为40/db dec -，一般取005~10ε=，在这里取为10,超前校正装置应提供的相位超前量φ，即:5201.611061.11301.531=+-=+-==εγγφφmε是用于补偿因超前装置的引入，使系统的剪切频率增大而增加的相角迟后量。

（4）根据所确定的最大相位超前角m φ，按下式计算相应的α（5）计算校正装置在m w 处的幅值110log α。

由于校正系统的对数幅频特性图，求得其幅值为110log α-处的频率，该频率m φ就是校正后系统的开环剪切频率c w ，即76.80==m c ωω（6）确定校正网络的转折频率和1ω、2ω4946.200644.076.8011=⨯===αωωm T ，（7）画出校正后系统的伯德图，并验算相应的相位裕量是否满足要求？如果不满足，则改变ε值，从步骤（3）开始重新进行计算。

自动控制原理--滞后超前校正与PID校正

G s 1 T1s 1 aT2s
1 T1s 1 T2s
°
其中：
E1
1,a 1且.a 1 °
C1
R1
°
R2
E2
C2
°
Phase (deg); Magnitude (dB)
To: Y(1)
Bode Diagrams
From: U(1) 0
-5
-10
-15
-20 50
0
-50
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
10-4
10-3
10-2
应 50o 处的g 0.082 rad s，相应幅频特性为Lg 45.5db
据此，由20log KP Lg 45db 求得：KP 0.0053 。
为减少对相角裕量校正效果影响，PI控制器转折频率 1 KI KP 选择远离g 处，取1 g 10 0.0082 rad s 求得：KI 0.000044 。于是，PI控制器传递函数
• PID调节器是一种有源校正网络，它获得了广泛的应用，其整定方法要有所了解。
系统校正的设计方法
分析法
综合法
分析法：
选择一种校正装置
设计装置的参数
校验
综合法：设计希望特性曲线校验
确定校正装置的参数
期望特性综合设计方法：
1、先满足精度要求，并画出原系统Bode图； 2、根据Bode定理，系统有较大的相位裕量，幅频特性在剪切频
G( j)
1
j2T( jT 1)
63.5
0.707
二阶最佳指标:
L() -20dB/dB
1/2T
()
p % 4.3%
180°
ts (6 ~ 8)T
1/T

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。

6-2 超前-滞后校正

16
1
2.65
引入超前校正网络的传递函数：
1 α Ts 1 1 0.378s 1 G c (s) α Ts 1 3 0.126s 1
（4）引入倍的放大器。为了补偿超前网络造成的衰减，引入倍的放大器， 3 。得到超前校正装置的传递函数
1 0.378s 1 0.378s 1 α G 0 (s) 3 3 0.126s 1 0.126s 1
《自动控制原理》
—— 频率特性法（6－2）
（超前校正）
1
6.3 频率域中的无源串联超前校正三个频段的概念
L() dB
15

c

15
低频段
中频段
高频段
2
校正方法通常有两种： 1. 分析法。实际上是一种试探的方法，可归结为：原系统频率特性+校正装置频率特性=希望频率特性 G0(jω) + Gc(jω) = G(jω) 从原有的系统频率特性出发，根据分析和经验，选取合适的校正装置，使校正后的系统满足性能要求。 2. 综合法。这种方法的基本可归结为：希望频率特性原系统频率特性=校正装置频率特性 G(j) G0(j) = Gc(j) 根据系统品质指标的要求，求出满足性能的系统开环频率特性，即希望频率特性。再将希望频率特性与原系统频率特性相比较，确定校正装置的频率特性。
17
通过超前校正分析可知：（1）提高了控制系统的相对稳定性——使系统的稳定裕量增加，超调量下降。工业上常取α=10，此时校正装置可提供约550的超前相角。为了保证系统具有300600的相角裕量，要求校正后系统ωc处的幅频斜率应为－20dB/dec，并占有一定的带宽。 (2) 加快了控制系统的反应速度——过渡过程时间减小。由于串联超前校正的存在，使校正后系统的c、r 及b均变大了。带宽的增加，会使系统响应速度变快。（3）系统的抗干扰能力下降了—— 高频段抬高了。（4）控制系统的稳态性能是通过步骤一中选择校正后系统的开环增益来保证的。

超前滞后校正的原理

在自动控制系统中，为了改善系统的稳定性和瞬态性能，常采用一种称为超前滞后校正的方法。

这种控制策略涉及到对系统开环传递函数的修改，以改变系统的相位和幅值特性，使得闭环系统的性能满足设计要求。

具体来说，超前校正主要用于提高系统的响应速度和稳定性，而滞后校正则用以增强系统的稳态精度和抗干扰能力。

超前校正的原理是通过在控制系统中引入一个具有相位超前特性的校正器，该校正器在中频段产生正相位shift 并增加系统的截止频率。

这导致系统响应速度变快，过渡过程时间缩短，从而提高了系统动态性能。

由于相位的提前，系统的相位裕度增大，进而提升了系统的稳定性。

然而，超前校正通常会牺牲系统的低频增益，这可能会影响其稳态精度。

滞后校正则是通过加入一个具有相位滞后特性的校正器，它在低频段提供额外的增益而在高频段减少增益，从而增强了系统的低频响应。

这样做可以减小或消除静差，提高系统的稳态准确性。

滞后校正还会降低系统的截止频率，增加相角滞后，有助于滤除高频噪声，提升系统的抗干扰性。

不过，滞后校正会减小系统的相位裕度，可能导致系统反应缓慢，过渡过程时间变长。

在实际应用中，工程师会根据系统的实际需要选择合适的校正方式。

对于需要快速响应和良好动态性能的系统，可能会倾向于使用超前校正；而对于注重稳态精度和抗干扰能力的场合，则可能优先考虑滞后校正。

有时也会将超前和滞后校正结合起来形成超前-滞后校正，以期达到更优的综合性能。

总结而言，超前滞后校正是一种在控制系统设计中常用的方法，它通过改变系统的频率响应来满足不同的性能指标。

超前校正主要改善系统的动态性能和稳定性，而滞后校正则更注重于提升稳态精度和抗干扰能力。

掌握超前滞后校正的原理和适用场合，对于自动控制系统的设计至关重要。

自控大作业设计超前校正装置

自动控制原理题目自动控制原理大作业专业精密仪器专业学号学生指导教师一、设计任务书已知某控制系统的开环传递函数如下，试设计串联校正装置， )101.0)(11.0(1)(++=s s s s G技术参数和设计要求： 1. 增益Kv ≥100； 2. 相角裕度40≥γ3. 截止角频率s rad /20≥ω二.设计过程人工设计过程包括计算数据、系统校正前后及校正装置的Bode 图（在半对数坐标纸上）、校正装置传递函数、校正装置电路参数、性能指标验算数据。

1.设计过程开环增益K 可选取K=100。

开环传函)101.0)(11.0(100)(++=s s s s G绘制Bode 图可知s rad c /1.300=ω d e g58.10=γ。

需进行串联滞后超前校正，题目中要求s rad /20≥ω，可以取c ω=25rad/s 。

现按s rad c/552==ωω校正装置传函)1)(1()1)(1()(1212s T s T s aT s bT s G c ++++=式中2.0122==ωbT ，1.01=aT ，b a 1= 由Bode 图知a=4.5，b=0.22222.因此，校正装置传函)022.01)(9.01()1.01)(2.01()(s s s s s G c ++++=校正后系统开环传函)022.01)(9.01)(101.0()2.01(100)(s s s s s s G e ++++=2.Simulink 仿真框图3.Matlab 程序 A 、校正前num=100;den=conv([1,0],conv([0.1,1],[0.01,1]));g=tf(num,den) margin(num,den)cl=feedback(g,1)；step(cl) t=0:0.1:10;u=t;lsim(cl,u,t) rlocus(num,den)nyquist(num,den)Bode 图单位阶跃响应-150-100-50050100M a g n i t u d e (d B )10-110101102103104-270-225-180-135-90P 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)单位斜坡响应根轨迹图Nyquist 图024681012140.20.40.60.811.21.41.61.82Step ResponseTime (seconds)A m p l i t u de-500-400-300-200-1000100200-400-300-200-100100200300400Root LocusReal Axis (seconds -1)I m a g i n a r y A x i s (s e c o n d s-1)24681012345678910Linear Simulation ResultsTime (seconds)A m p l i t u d eB 、校正后 Simulink 框图num=100;den=conv(conv([1,0],[0.1,1]),[0.01,1]);g1=tf(num,den);g2=tf([0.2 1],[0.9 1]); g3=tf([0.1 1],[0.02222 1]);sope=g1*g2*g3;margin(sope) cl=feedback(sope,1);step(cl)Bode 图-12-10-8-6-4-20-200-150-100-5050100150200Nyquist DiagramReal AxisI m a g i n a r y A x i s单位阶跃响应单位斜坡响应根轨迹图-150-100-50050100M a g n i t u d e (d B )10-210-110101102103104-270-225-180-135-90P h a s e (d e g )Bode DiagramGm = 15.1 dB (at 62.7 rad/s) , P m = 43.4 deg (at 20.4 rad/s)Frequency (rad/s)00.10.20.30.40.50.60.70.20.40.60.811.21.4Step ResponseTime (seconds)A m p l i t u d e01234567891012345678910Linear Simulation ResultsTime (seconds)A m p l i t u d e-500-400-300-200-1000100200-400-300-200-100100200300400Root LocusReal Axis (seconds -1)I m a g i n a r y A x i s (s e c o n d s -1)校正前后及校正函数的幅频特性曲线-150-100-50050100M a g n i t u d e (d B )10-210-110101102103104-270-180-90090P h a s e (d e g )Bode DiagramGm = 15.1 dB (at 62.7 rad/s) , P m = 43.4 deg (at 20.4 rad/s)Frequency (rad/s)uncompensatedcompensator compensated4.校正装置电路参数校正函数)022.01)(9.01()1.01)(2.01()(s s s s s G c ++++=，电路传递函数1])1([)1)(1()()(212122121++++++=s T R R T s T T s T s T s U s U sr sc由s C R T 1.0111==，s C R T 2.0222==得R1=1k ,C1=0.1mF ，R2=6.2k ，C2=0.03mF 。

关于自动控制频域相位特性滞后与超前的概念

关于⾃动控制频域相位特性滞后与超前的概念1.⾃动控制中，PD可以实现超前校正、PI可以实现滞后校正。

在频域分析中总能看见说相位超前与滞后的概念，我⼀直没太理解，在这⾥说⼀说我的疑惑。

第⼀，时间域中的超前与滞后是什么意思，举个例⼦，阶跃相应中的调节时间能理解为滞后时间吗，如果能那么超前⼜应该怎么理解呢，难道是说还没输⼊输出就有了吗？第⼆，频域中的超前与滞后到底是什么概念，与时间域中的时间超前与滞后是⼀个概念吗？（我的理解他们之间是没有区别的，只是差⼀个⾓频率的关系，相位除以⾓频率不就是时间吗）。

第三，我们都知道微分环节具有相位超前的特性，他的相位超前和纯时间超前环节e的sT次⽅有什么区别吗？恳求⼤家解除我的疑惑答：（1）⾸先楼主对这些基础问题的研究真是令⼈佩服。

这些问题看着都眼熟，可要是真正解释，还真是不知道怎么说，我想可能是⼀开始学时就对概念掌握的不够，以后再很少去思考这些，更是变得不懂了。

真是⾃惭形秽啊，只能对部分进⾏讨论，⼀家之⾔。

我所理解的超前和滞后是某个环节或对象所具有的⼀个性质，时域中超前的见得不多，滞后的倒是⽐⽐皆是。

⼀个微分环节算是超前的例⼦的话，那么对应的积分环节可以理解为滞后了，典型的滞后环节应该是⼀阶惯性环节或者纯滞后exp(-Ts)。

频域中的超前和滞后是输出信号相对于输⼊信号的相⾓⽽⾔，经典的例⼦就是电阻和电容组成的RC⽹络。

这个和时域中应该是有对应的。

研究相位超前或纯超前的见得不多，对于滞后和纯滞后应该是不⼀样的。

惯性环节应该也算滞后，它和exp(－Ts)并不⼀样，但是后者展开式可以近似写成⼀阶惯性环节。

频域超前和滞后⼀般在校正中出现或者说应⽤的⽐较多吧！（2）客⽓话就不说了，呵呵说说我的理解⾸先我们通常说的时域下的特性⽐如我提到的调节时间⼀般都是基于阶跃响应来讨论的，注意此时输⼊的频率是0。

如果调节时间可以理解为滞后时间的话那么超前就没有办法理解了，因为仅仅⼀个微分环节是不稳定的，如果⼀定要给超前时间加上⼀个定义的话，这个时间应该是⼀万年（⽆穷⼤，呵呵）。

自控课设MATLAB超前滞后校正

课程设计任务书学生姓名：张弛专业班级：电气1002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、 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: 年月日摘要 (3)1基于频率响应法校正设计概述 (4)2串联滞后-超前校正原理及步骤 (5)2.1滞后超前校正原理 (5)2.2滞后-超前校正的适用范围 (6)2.3串联滞后-超前校正的设计步骤 (6)3串联滞后-超前校正的设计 (7)3.1待校正系统相关参数计算及稳定性判别 (7)3.1.1判断待校正系统稳定性 (7)3.1.2绘制待校正系统的伯德图 (8)3.1.3绘制待校正系统的根轨迹图 (9)3.1.4绘制待校正系统的单位阶跃响应曲线 (10)3.1.5利用SIMULINK进行控制系统建模仿真 (11)3.2滞后超前-网络相关参数的计算 (12)3.3对已校正系统的验证及稳定性分析 (15)3.3.1绘制已校正系统的伯德图 (15)3.3.2判断已校正系统的稳定性 (16)3.3.3绘制已校正系统的根轨迹图 (17)3.3.4绘制已校正系统的单位阶跃响应曲线 (18)3.3.5利用SIMULINK进行控制系统建模仿真 (19)3.3.6串联滞后-超前校正设计小结 (20)4心得体会 (21)参考文献 (21)附录 (22)随着科学技术的不断向前发展，人类社会的不断进步。

自控实验报告超前校正(3篇)

第1篇一、实验目的1. 理解超前校正的原理及其在控制系统中的应用。

2. 掌握超前校正装置的设计方法。

3. 通过实验验证超前校正对系统性能的改善效果。

二、实验原理超前校正是一种常用的控制方法，通过在系统的前向通道中引入一个相位超前网络，来改善系统的动态性能。

超前校正能够提高系统的相角裕度和截止频率，从而改善系统的快速性和稳定性。

超前校正装置的传递函数一般形式为：\[ H(s) = \frac{1 + \frac{K}{T_{s}s}}{1 + \frac{T_{s}s}{K}} \]其中，\( K \) 为校正装置的增益，\( T_{s} \) 为校正装置的时间常数。

三、实验设备1. 控制系统实验平台2. 数据采集卡3. 计算机及仿真软件（如MATLAB/Simulink）4. 待校正系统四、实验步骤1. 搭建待校正系统模型：在仿真软件中搭建待校正系统的数学模型，包括系统的传递函数、输入信号等。

2. 分析系统性能：通过仿真软件分析待校正系统的性能，包括稳态误差、超调量、上升时间等。

3. 设计超前校正装置：根据待校正系统的性能要求，设计合适的超前校正装置参数。

4. 仿真验证：将设计好的超前校正装置添加到系统中，进行仿真验证，观察校正后的系统性能。

5. 实验数据分析：对实验数据进行分析，比较校正前后系统的性能差异。

五、实验内容1. 系统模型搭建：搭建一个简单的二阶系统模型，其传递函数为：\[ G(s) = \frac{1}{(s+1)(s+2)} \]2. 系统性能分析：分析该系统的稳态误差、超调量、上升时间等性能指标。

3. 设计超前校正装置：根据系统性能要求，设计一个超前校正装置，其传递函数为：\[ H(s) = \frac{1 + \frac{K}{T_{s}s}}{1 + \frac{T_{s}s}{K}} \]其中，\( K = 2 \)，\( T_{s} = 0.5 \)。

4. 仿真验证：将设计好的超前校正装置添加到系统中，进行仿真验证，观察校正后的系统性能。

超前滞后校正的原理

超前滞后校正的原理
超前滞后校正是一种用于系统控制的方法，目的是根据系统特性来补偿系统的超前或滞后相位，以提高系统的稳定性和性能。

超前滞后校正的原理基于系统的频率响应特性，即系统的幅频响应曲线。

在频率响应曲线上，超前滞后校正通过调整系统的相位和幅度来补偿系统的相位超前或滞后，使系统的频率响应曲线更接近预期的目标曲线。

具体来说，超前滞后校正一般包括以下几个步骤：
1. 频率分析：首先对系统进行频率响应分析，获取系统的幅频响应曲线和相频响应曲线。

2. 设计目标曲线：根据系统的要求，设计一个理想的幅频响应曲线和相频响应曲线。

3. 相位补偿：根据实际系统的相频响应曲线和目标曲线的相位差异，设计合适的相位补偿网络，使系统的相位更接近目标曲线。

4. 幅度补偿：根据实际系统的幅频响应曲线和目标曲线的幅度差异，设计合适的幅度补偿网络，使系统的幅度更接近目标曲线。

5. 调整参数：根据实际系统的频率响应，对相位补偿和幅度补偿网络的参数进行调整，使得系统的频率响应更接近目标曲线，
同时保持系统的稳定性。

通过超前滞后校正，可以有效地补偿系统的相位超前或滞后，提高系统的稳定性和性能。

自动控制系统校正方法介绍

以上分析表明，比例微分环节与系统固有部分的大惯性环节的作用相消了。这样，系统由原来的一个积他和二个惯性环节变成一个积分和一个惯性环节。
其Wc=13.2 。取Kc=1，所以其低频渐近线为零分贝线。频渐近线为+20dB/dec斜直线，其交点（交接频率）为w=1/τ=1/0.2=5rad/s。其相位曲线为0→+90的曲线（相位超前）。此为稳定系统。此时w1=35rad/s。
以上分析表明，比例微分环节与系统固有部分的大惯性环节的作用相消了。这样，系统由原来的一个积他和二个惯性环节变成一个积分和一个惯性环节。
其校正装置Gs=K(τs+1)，为了更清楚地说明相位超前校正对系统性能的影响，这里取Kc=1（为避开增益改变对系统性能的影响,）同时为简化起见，这里的微分时间常数取τ=T= 0.2s,这样，系统的开环传递函数为：
由上述的图像分析可知： ①在低频段，由调节器积分部分的作用，L(w)斜率增加了-20dB/dec，系统增加了一阶无静差度（由一阶无静差变为二阶无静差），从而显著地改善了系统的稳态性能。 ②在中频段，由于调节器微分部分的作用（进行相位超前校正），使系统的相位裕量增加，这意味着超调量减小，振荡次数减少，从而改善了系统动态性能（相对稳定性）。 ③在高频段，由于微分部分的影响，使高频增益有所增加，会降低系统的抗高频干扰的能力。综上所述，比例积分微分校正兼顾了系统稳态性能和动态性能的改善，因此在要求较高的场合（或系统已含有积分环节的系统），系统的动态响应性能和稳定性能都有所提高。
其L(w)水平部分的高度为20lgkc=20lg1.3=2.3dB，低频段的斜率为-20dB/dec。PI调节器的对数相频特性为由-90→0的曲线。穿越频率wc′=13rads,相位裕量r′=65

自控课设串联滞后超前校正

目录绪论 (2)一课程设计的目的及题目 (3)1.1课程设计的目的 (3)1.2课程设计的题目 (3)二课程设计的任务及要求 (4)2.1课程设计的任务 (4)2.2课程设计的要求 (4)三校正函数的设计 (5)3.1理论知识 (5)3.2设计部分 (6)四传递函数特征根的计算 (10)4.1校正前系统的传递函数的特征根 .................. 错误!未定义书签。

4.2校正后系统的传递函数的特征根 .................. 错误!未定义书签。

五系统动态性能的分析.. (11)5.1校正前系统的动态性能分析 (12)5.2校正后系统的动态性能分析 (15)六系统的根轨迹分析............................... 错误!未定义书签。

6.1校正前系统的根轨迹分析 ........................ 错误!未定义书签。

6.2校正后系统的根轨迹分析 (20)七系统的奈奎斯特曲线图 (20)7.1校正前系统的奈奎斯特曲线图 (20)7.2校正后系统的奈奎斯特曲线图 ................... 错误!未定义书签。

2 八系统的对数幅频特性及对数相频特性 ............... 错误!未定义书签。

8.1校正前系统的对数幅频特性及对数相频特性 (22)8.2校正后系统的对数幅频特性及对数相频特性 ........ 错误!未定义书签。

总结............................................. 错误!未定义书签。

6参考文献.......................................... 错误!未定义书签。

绪论在控制工程中用得最广的是电气校正装置，它不但可应用于电的控制系统，而且通过将非电量信号转换成电量信号，还可应用于非电的控制系统。

控制系统的设计问题常常可以归结为设计适当类型和适当参数值的校正装置。

自动控制原理第六章控制系统的校正(2011-2超前)

1
10
0
10
1
1 T
15
超前网络频率特性
频率特性的分析
最大超前角及最大超前角处幅值与分度系数的关系曲线
a −1 a −1 ϕm = arctg = arcsin a +1 2 a
a ↑→ ϕ m ↑
α不能取得太大(为了保证较高的信噪比),α一般不超过 20。这种超前校正网络的最大相位超前角一般不大于 65°；如果需要大于的相位超前角，则要在两个超 65° 前网络相串联来实现，并在所串联的两个网络之间加一隔离放大器，以消除它们之间的负载效应。
超前校正的基本原理
基本原理: ◇超前网络的特性是相角超前，幅值增加。 ◇串联超前校正的实质是将超前网络的最大超前角补在校正后系统开环频率特性的截止频率处，提高校正后系统的相角裕度和截止频率，从而改善系统的动态性能。
-20d B
/dec
c de பைடு நூலகம்/ d 20
-4
0d B/ de c
- 60 d
5
①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α 倍。需要提高放大器增益加以补偿
R1 ur
C
R2
a
〉
uc
Gc ( s ) =
1 1 + aTs a 1 + Ts
带有附加放大器的无源超前校正网络
此时的传递函数
1 + aTs G ( s ) = aGc ( s ) = 1 + Ts
6
2 超前网络的零极点分布
20lg 20 − 20lg ω − 20lg 1 +
ω2
4
= 26.02 − 19.0 − 13.12 = −6.1

自动控制原理第六章线性系统的校正方法

5 • 20 •c • 6 •c 1 c •1• • 200 •cc
c 3rad s
230
验算指标(相角裕度) c 2.1rad s
(20j 1)(6j 1) • 5
1
(200j 1)(0.3j 1)j(j 1)(0.25j 1)
180 0＋(c)
（2）画出未校正系统的伯德图，计算未校正系统的
相角裕度和截止频率。
（3）根据设计要求，确定期望相角裕度和截止频率。
Mr
1
sin
,
350 900
超调量 0.16 0.4(Mr 1), 1 Mr 1.8
调节时间
ts
K c
K 2 1.5(M r 1) 2.5(M r 1)2
超调量 0.3 0.16 0.4( 1 1) , 1 1.35 460
装置：
(1)
Kv
70
1 s
(2)
ts 0.1S
(3) % 30%
解(1) 根据I型系统和速度误差系统要求取:K=70
G( j)
70
j(0.12 j 1)(0.02 j 1)
70
exp j 90 tg-10.12 tg-10.02
(0.12)2 1 (0.02)2 1
(2)绘制未校正系统的伯德图，如图红线所示。由图可知
1
2
1 10
1.35 1.35
＝ 1
1 2.6
，
2＝2
rad s
1 1 1.35 ＝ 1 ,
3 10 1.35 1 17.4
3
20
ra
d s
L( )dB
60
40 20 0 0.1 -20
-20
LLc () -40

控制工程(自动控制)超前校正与滞后校正

5
10
100
ω
[-60]
ϕ (ω )(°)
0 -90 -180 -270 0.01 0.1 1 10 100
ωc ' = 11.45rad / s
ω
γ ' = −25.3°
γ'
系统闭环不稳定
3）根据待校正系统的性能及设计要求，性能及设计要求，选择串联滞后滞后校正装置择串联滞后校正装置
单位负反馈系统的开环传递函数为：单位负反馈系统的开环传递函数为：例： K
G0 ( s ) = s(0.1s + 1)(0.2 s + 1)
设计指标：设计指标：校正后系统的静态速度误差系数系统的静态速度误差系数K （1）校正后系统的静态速度误差系数Kv=30 ；开环系统截止频率截止频率ω （2）开环系统截止频率ωc"≥2.3rad/s ；相位裕量γ ≥40° （3）相位裕量γ"≥40°；幅值裕量h （4）幅值裕量h"≥10dB ；试设计串联校正装置。试设计串联校正装置。
αTs + 1
ω
γ'
γ ''
验证已校正系统的相角 4）验证已校正系统的相角裕度和幅值裕度是否满足要求
G ( s ) = G0 ( s )Gc ( s )
= 10(0.456s + 1) s( s + 1)(0.114 s + 1)
L(ω )(dB )
ωc ' = 3.16rad / s
40 20 0
解：稳态误差要求， 1）按稳态误差要求，确定开环增益K 确定开环增益K
∵ν = 1
∴ K = 30
L(ω )( dB )

自控大作业超前滞后校正