自动控制原理课程设计报告书
自动控制原理课程设计报告(自控)
自动控制系统课程设计课题名称单位负反馈系统的校正设计学院（系）信息工程与自动化专业班级 08自动化姓名杨宝贵学号 *********指导老师乔永凤设计日期 2010.12.20目录一、设计目的------------------------- 3二、设计任务与要求--------------------- 32.1设计任务 ------------------------- 32.2设计要求 ------------------------- 3三、设计方法步骤及设计校正构图----------- 33.1校正前系统分析--------------------- 3 3.2校正方法 ------------------------- 6 3.3校正装置 ------------------------- 73.4校正后系统分析--------------------- 9四、课程设计小结与体会----------------- 12五、参考文献------------------------- 13一 、设计目的1. 掌握控制系统的设计与校正方法、步骤。
2. 掌握对系统相角裕度、稳态误差和穿越频率以及动态特性分析。
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、设计任务与要求2.1设计任务设单位负反馈系统的开环传递函数为：))101.0)(1(/()(++=s 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0625.0≥ss e ； 3) 系统的穿越频率大于2rad/s 。
2.2设计要求1) 分析设计要求，说明校正的设计思路（超前校正，滞后校正或滞后－超前校正； 2) 详细设计（包括的图形有：校正结构图，校正前系统的Bode 图，校正装置的Bode图，校正后系统的Bode 图；3) 用MA TLAB 编程代码及运行结果（包括图形、运算结果； 4) 校正前后系统的单位阶跃响应图。
自动控制原理专业课程设计方案报告
自控课程设计 课程设计(论文)设计（论文）题目 单位反馈系统中传输函数研究学院名称 Z Z Z Z 学院 专业名称 Z Z Z Z Z学生姓名 Z Z Z 学生学号 Z Z Z Z Z Z Z Z Z Z 任课老师 Z Z Z Z Z设计（论文）成绩单位反馈系统中传输函数研究一、设计题目设单位反馈系统被控对象传输函数为 )2)(1()(00++=s s s K s G （ksm7）1、画出未校正系统根轨迹图，分析系统是否稳定。
2、对系统进行串联校正，要求校正后系统满足指标： （1）在单位斜坡信号输入下，系统速度误差系数=10。
（2）相角稳定裕度γ>45º , 幅值稳定裕度H>12。
（3）系统对阶跃响应超调量Mp <25%,系统调整时间Ts<15s3、分别画出校正前，校正后和校正装置幅频特征图。
4、给出校正装置传输函数。
计算校正后系统截止频率Wc和穿频率Wx。
5、分别画出系统校正前、后开环系统奈奎斯特图，并进行分析。
6、在SIMULINK中建立系统仿真模型，在前向通道中分别接入饱和非线性步骤和回环非线性步骤，观察分析非线性步骤对系统性能影响。
7、应用所学知识分析校正器对系统性能影响（自由发挥）。
二、设计方法1、未校正系统根轨迹图分析根轨迹简称根迹，它是开环系统某一参数从0变为无穷时，闭环系统特征方程式根在s平面上改变轨迹。
1）、确定根轨迹起点和终点。
根轨迹起于开环极点，最终开环零点；本题中无零点，极点为：0、-1、-2 。
故起于0、-1、-2，最终无穷处。
2）、确定分支数。
根轨迹分支数和开环有限零点数m和有限极点数n中大者相等，连续而且对称于实轴；本题中分支数为3条。
3）、确定根轨迹渐近线。
渐近线和实轴夹角为φa，交点为：σa。
且：φa=(2k+1)πn−m k=0,1,2······n-m-1; σa=∈pi−∈zin−m;则：φa=π3、3π3、5π3；σa=0−1−23=−1。
自动化控制原理课程设计报告
自动化控制原理课程设计报告自动化控制原理课程设计报告引言•课程目标：掌握自动化控制原理的基本概念和方法•课程内容：包括控制系统的建模、分析和设计等方面•课程设计报告：是对所学知识的综合应用和实践设计题目•设计题目：基于PID控制的温度调节系统设计•系统要求：实现对温度的精确控制和调节设计方案1.确定系统的输入与输出：设定温度和实际温度2.确定系统的传递函数：建立温度与控制输入之间的关系3.设计PID控制器：根据系统传递函数确定PID参数4.实施系统仿真：利用MATLAB等工具进行系统仿真5.优化控制效果：根据仿真结果调整PID参数系统建模•确定传递函数：根据系统特性和实际测量得到的数据拟合传递函数•参数辨识：通过实验数据获取系统的动态参数•传递函数建模：利用辨识得到的参数建立系统传递函数模型PID控制器设计1.比例控制：根据系统的静态特性确定比例参数P2.积分控制：根据系统的动态特性确定积分参数I3.微分控制：根据系统的响应特性确定微分参数D4.PID参数调整：利用试探法或优化算法确定最优的PID参数系统仿真与优化1.设定温度曲线：模拟实际工况下的温度变化情况2.进行系统仿真：利用所设计的PID控制器对温度进行仿真控制3.仿真结果分析：根据仿真结果评估控制效果和稳定性4.PID参数优化：根据仿真结果调整PID参数，改善控制效果结论•自动化控制原理课程设计报告通过对温度调节系统的设计和仿真，实现了对温度的精确控制和调节。
PID控制器设计和参数优化是实现控制目标的关键。
通过本次课程设计，我深入理解了自动化控制原理的基本概念和方法，对控制系统的建模、分析和设计有了更深入的了解。
讨论与展望本次课程设计报告虽然实现了基于PID控制的温度调节系统的设计和仿真，但还存在一些改进的空间。
首先，本次设计仅考虑了单输入单输出的情况，对于多输入多输出的复杂系统，需要进一步研究和设计相应的控制策略。
其次，PID控制器的参数调整仍然依赖于经验和试探法，可以探索更加自动化和智能化的参数优化方法，如模糊控制、遗传算法等，以提高系统的稳定性和控制精度。
《自动控制原理》课程设计
名称：《自动控制原理》课程设计题目：基于自动控制原理的性能分析设计与校正院系：建筑环境与能源工程系班级：学生姓名：指导教师：目录一、课程设计的目的与要求------------------------------3二、设计内容2.1控制系统的数学建模----------------------------42.2控制系统的时域分析----------------------------62.3控制系统的根轨迹分析--------------------------82.4控制系统的频域分析---------------------------102.5控制系统的校正-------------------------------12三、课程设计总结------------------------------------17四、参考文献----------------------------------------18一、课程设计的目的与要求本课程为《自动控制原理》的课程设计，是课堂的深化。
设置《自动控制原理》课程设计的目的是使MATLAB成为学生的基本技能，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。
使相关专业的本科学生学会应用这一强大的工具，并掌握利用MATLAB对控制理论内容进行分析和研究的技能，以达到加深对课堂上所讲内容理解的目的。
通过使用这一软件工具把学生从繁琐枯燥的计算负担中解脱出来，而把更多的精力用到思考本质问题和研究解决实际生产问题上去。
通过此次计算机辅助设计，学生应达到以下的基本要求：1.能用MATLAB软件分析复杂和实际的控制系统。
2.能用MATLAB软件设计控制系统以满足具体的性能指标要求。
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。
自控原理课程实验报告
一、实验目的1. 理解并掌握自动控制原理的基本概念和基本分析方法。
2. 熟悉自动控制系统的典型环节，包括比例环节、积分环节、比例积分环节、惯性环节、比例微分环节和比例积分微分环节。
3. 通过实验，验证自动控制理论在实践中的应用，提高分析问题和解决问题的能力。
二、实验原理自动控制原理是研究自动控制系统动态和稳态性能的学科。
本实验主要围绕以下几个方面展开：1. 典型环节：通过搭建模拟电路，研究典型环节的阶跃响应、频率响应等特性。
2. 系统校正：通过在系统中加入校正环节，改善系统的性能，使其满足设计要求。
3. 系统仿真：利用MATLAB等仿真软件，对自动控制系统进行建模和仿真，分析系统的动态和稳态性能。
三、实验内容1. 典型环节实验（1）比例环节：搭建比例环节模拟电路，观察其阶跃响应，分析比例系数对系统性能的影响。
（2）积分环节：搭建积分环节模拟电路，观察其阶跃响应，分析积分时间常数对系统性能的影响。
（3）比例积分环节：搭建比例积分环节模拟电路，观察其阶跃响应，分析比例系数和积分时间常数对系统性能的影响。
（4）惯性环节：搭建惯性环节模拟电路，观察其阶跃响应，分析时间常数对系统性能的影响。
（5）比例微分环节：搭建比例微分环节模拟电路，观察其阶跃响应，分析比例系数和微分时间常数对系统性能的影响。
（6）比例积分微分环节：搭建比例积分微分环节模拟电路，观察其阶跃响应，分析比例系数、积分时间常数和微分时间常数对系统性能的影响。
2. 系统校正实验（1）串联校正：在系统中加入串联校正环节，改善系统的性能，使其满足设计要求。
（2）反馈校正：在系统中加入反馈校正环节，改善系统的性能，使其满足设计要求。
3. 系统仿真实验（1）利用MATLAB等仿真软件，对自动控制系统进行建模和仿真，分析系统的动态和稳态性能。
（2）根据仿真结果，优化系统参数，提高系统性能。
四、实验步骤1. 搭建模拟电路：根据实验内容，搭建相应的模拟电路，并连接好测试设备。
《自动控制原理》课程设计报告
《自动控制原理》课程设计报告《自动控制原理》课程设计（理工类）课程名称：自动控制原理专业班级： 08自动化（1）班学生学号： 0804110601 学生姓名：丁丽华所属院部：机电工程学院指导教师：陈丽换2021 ——2021 学年第二学期金陵科技学院教务处制金陵科技学院《自动控制原理》课程设计任务书课程序号 32 课程编号04184500实践序号 10 设计名称自动控制原理课程设计适用年级、专业 08自动化时间 1 周一、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、已知单位负反馈系统被控制对象的传递函数为G(S)?K0S(S?1)(S?2)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。
设计题目: G(S)?K0，试用频率法设计串联滞后——超前校正装置，使系统S(S?1)(S?2)0的相角裕量??45，静态速度误差系数Kv?10s?1,截止频率不低于1.5rads设计步骤：1、静态速度误差系数Kv?10s?1，即当S—>0时，G(S)?即被控对象的开环传递函数：G(S)=K0=10，解得K0=20s-1。
S(S?1)(S?2)20。
S(S?1)(S?2)2、滞后校正器的传递函数为：GC1(S)=1?bTS1?TS根据题目要求，取校正后系统的截止频率WC=1.5rad/s,先试取b=0.105，编写求滞后校正器的传递函数的MATLAB的程序如下：wc=1.5;k0=20;n1=1; d1=conv(conv([1 0],[1 1]),[1 2]);b=0.105;T=1/(0.1*wc); B=b*T;Gc1=tf([B 1],[T 1])将程序输入MATLAB mand Window后，并按回车，mand Window出现如下代数式：6.667s?163.33s?1由式可知：b=0.105,T=63.33。
自动控制原理课程设计报告材料
自动控制原理课程设计报告材料一、引言自动控制原理是现代工程领域中一门重要的学科，它涉及到控制系统的设计、分析和优化。
本课程设计报告旨在介绍我所完成的自动控制原理课程设计，并详细阐述设计过程、实验结果及分析。
二、设计目标本次课程设计的目标是设计一个能够实现温度控制的自动控制系统。
通过该系统，能够实时监测温度变化并根据设定的温度范围自动调节加热器的工作状态，以保持温度在设定范围内稳定。
三、设计原理1. 系统框架设计的自动控制系统由传感器、控制器和执行器组成。
传感器负责实时监测温度变化，控制器根据传感器的反馈信号进行判断和控制决策，执行器则根据控制器的指令调节加热器的工作状态。
2. 控制算法本次设计采用了经典的比例-积分-微分（PID）控制算法。
PID控制器通过计算误差的比例、积分和微分部分的权重，来调节执行器的输出信号，以实现对温度的精确控制。
3. 系统建模为了进行系统控制算法的设计和分析，我们需要对系统进行建模。
本次设计中，我们采用了一阶惯性环节模型来描述加热器和温度传感器之间的关系。
四、实验步骤1. 硬件搭建首先，我们搭建了一个实验平台，包括加热器、温度传感器、控制器和执行器等硬件设备。
确保各个设备之间的连接正确并稳定。
2. 参数调节接下来，我们通过对PID控制器的参数进行调节，使得系统能够快速响应、稳定控制。
通过试验和调整，我们得到了最优的PID参数。
3. 实验数据采集在实验过程中，我们采集了一系列的温度数据，包括初始温度、设定温度和实际温度等。
同时，记录了控制器的输出信号和执行器的工作状态。
4. 数据分析与结果验证通过对实验数据的分析，我们验证了设计的自动控制系统的性能。
分析结果表明，该系统能够准确地控制温度在设定范围内波动，并具有良好的稳定性和鲁棒性。
五、实验结果与讨论1. 温度控制精度经过多次实验，我们得到了控制系统的温度控制精度。
结果表明，系统能够将温度控制在设定范围内，误差较小。
2. 响应时间实验结果显示，系统对温度变化的响应时间较短，能够快速调节加热器的工作状态以保持温度稳定。
《自动控制原理》课程设计报告书
信息科学与工程学院课程设计报告书课程名称：自动控制原理课程设计班级：自动化2010级3班学号：姓名：指导教师：2013年1月一．需求分析1.设计题目已知单位负反馈系统被控制对象的开环传递函数)11.0(s G 0+=s s K）（用串联校正的频率域方法对系统进行串联校正设计。
2.设计要求及系统功能分析任务一：用串联校正的频率域方法对系统进行串联校正设计，使闭环系统同时满足如下动态及静态性能指标：（1）在单位斜坡信号t t r =)(作用下，系统的稳态误差005.0≤ss e ； （2）系统校正后，相位裕量045>γ （3）系统校正后，幅值穿越频率50c2>ω任务二：若采用数字控制器来实现任务一设计的控制器，给出数字控制器的差分方程表示或离散传递函数（Z 变换）表示。
仿真验证采用数字控制器后闭环系统的性能，试通过仿真确定满足任务一指标的最大的采样周期T. （注：T 结果不唯一）。
二．校正前系统性能分析校正前系统的开环传递函数为 )11.0()(0+=s s Ks G由设计要求（1）005.0≤ss e ,得K e ss 1=，故有200K ≥从而系统的开环传递函数为ss s G 102000)(20+=系统的闭环传递函数为2000102000)(20++=Φs s s系统的闭环单位斜坡响应的拉氏变换为)(12000s 102000120001020001)()(R s C '0232200s ss s s s s s s s Φ∙=++∙=++∙=Φ=）（即对)(s Φ的斜坡响应对应于对)('s Φ的阶跃响应。
系统的时域性能（程序参见《自动控制原理（第二版）》（吴怀宇、廖家平主编）Page102）%%系统未校正前闭环单位斜坡响应num=[2000];den=[1,10,2000,0]; t=[0:0.1:20];y=step(num,den,t); plot(t,t,t,y); grid;xlabel('time');ylabel('input and output'); title('校正前系统的斜坡响应');系统的频域性能（程序参见《自动控制原理（第二版）》（吴怀宇、廖家平主编）Page208）%%系统未校正前伯德图 num=[200];den=[0.1 1 0];sys=tf(num,den);w=logspace(-1,4,100) bode(h,w); grid;[Gm,pm,wcp,wcg]=margin(sys); Gmdb=20*log10(Gm); [Gmdb,pm,wcp,wcg]得到系统的稳态裕度：增益裕度gm 、相位裕度pm 、相角穿越频率wcg 、幅值穿越频率wcp由结果知：相位裕度000457580.12<=γ幅值穿越频率s rad s rad 501649.441c <=ω不符合系统的性能指标要求，因此需要进行校正，根据题目要求，采用串联超前校正。
自动控制原理课程设计报告-北京科技大学
北京科技大学自动控制原理课程设计学院：班级：学号：指导教师：姓名：目录一．引言 (3)二．系统模型的建立 (3)三．系统控制的优化 (3)3.1 PID调节参数的优化 (3)3.2 积分分离PID的应用 (3)四，结语 (3)双轮自平衡智能车行走伺服控制算法摘要：全国第八届“飞思卡尔”智能汽车大赛已经结束。
光电组使用大赛提供的D车模，双轮站立前进，相对于以前的四轮车，双轮车的控制复杂度大大增加。
行走过程中会遇到各种干扰，经过多次的实验，已经找到了一套能够控制双轮车的方法。
双轮机器人已经广泛用于城市作战，排爆，反恐，消防以及空间消防等领域。
实验使用单片机控制双电机的转速,达到了预期的效果。
关键词:自平衡;智能;控制算法Motion Servo Control Algorithm forDual Wheel Intelligent CarAbstract: The 8th freescale cup national Intelligent Car competition of has been end.The led team must used D car which has only 2tires.It is more difficult to control prefer to control A car which has 4tires.There is much interference on the track. A two-wheeled robots have been widely used in urban warfare, eod, counter-terrorism, fire control and space fire control and other fields。
We has searched a good ways to control it.We used MCU to control the speed of motors and get our gates.Key Words: balance by self; intelligent; control algorithm一．引言双轮自平衡车是智能汽车中一个重要的组成部分。
自动控制原理课程设计报告书CD机
自动控制原理课程设计报告书CD机CD机光驱读盘设讣CD磁头读取装置的U的是要将磁头准确定位，以便正确读取磁盘磁道上的信息，由于磁盘工作时处于高速的旋转。
磁头在磁盘上方不到10nm的地方运动，所以位置精度指标要求非常高。
此系统轨道的位置是通过读取预先录制在上的信息(格式化完成)进行检测的，因此反馈通道的传递函数取为：H(s)=lo此外我们近似磁头与手臂之间的簧片是完全刚性的，所以影响磁头定位的主要扰动因素是外界的冲击、震动和系统内部参数发生改变等因素，我要改进控制系统，以减小扰动因素的影响。
在这次设计中我用到比例-微分控制，超询校正。
一、磁头读取的工作原理磁盘作为一种磁表面存储器，是在非磁性的合金材料表面涂上一层很薄的磁性材料，通过磁层的磁化来存储信息。
硬盘主要山磁盘和磁头及控制电1组成，信息存储在磁盘上，磁头负责读出或写入。
硬盘一开机，其磁盘就开始高速旋转。
磁关可以采用轻质薄膜部件，盘片在高转下产生的气生的气流浮力迫使磁头离开盘面悬浮在盘片上方，浮力与磁头座架弹簧的反向弹力使得磁头保持平衡。
这的非接触式磁头可以有效地减小磨损和山摩擦产生的热量及阻力。
当硬盘接到一个系统读取数据指令后磁头根据给出的地址，首先按磁道号产生驱动信号进行定位然后再通过盘片的转动找到具体的扇区，最后由磁头读取指定位置的信息并传送到硬盘自带的Cache中。
磁盘可以方便有效地储存信息，磁盘驱动器读取装置的U标是要将磁头准确定位，以便正确读取磁盘磁道上的信息。
磁盘驱动器结构示意图如图所示。
1CD机光驱读盘设计磁盘驱动器结构示意图该闭环系统利用电机驱动磁头臂到达预期的位置。
磁盘驱动器的磁头闭环控制系统方框图如图所示。
预期磯实际磯磁盘驱动器的磁头闭环控制系统方框图二、建立对象数学模型：实验原理图C(S)11K R(S) TS1, 1TS2, IS相关数据：t(s) 0 0. 002 0. 004 0. 006 0. 008 0.01 0. 012 0.014 0.016 y(m) 00. 049732 0. 080557 0. 089358 0. 091439 0. 091834 0. 091973 0. 092002 0. 0920082根据程序：CD机光驱读盘设计t=t(15:30);yl=y(15:30);y2=yl/0. 092008;y3=l-y2;y4=log(y3);plot(t, y4)gridp二polyfit(t, y4,1)有关参数：T Y* 1-y* ln(l-y*) 0. 007 0. 98556 0. 01344 -4. 3095 0. 0075 0. 990870. 0091329 -4. 6959 0. 008 0. 99381 0. 0061877 -5. 0852 0. 0085 0. 995820. 004181 -5. 4772 0. 009 0. 99718 0. 0028179 -5. 8718 0. 0095 0. 998110. 0018945 -6. 2688 0. 01 0. 99873 0. 0012705 -6. 6684 0. 0105 0. 999150. 00084964 -7. 0707 0.011 0. 99943 0. 00056635 -7. 4763 0. Olio 0. 999620. 00037597 -7. 886 0. 012 0. 99975 0. 0002482 -8. 3013 0. 0125 0. 99984 0. 00016258 -8. 7244 0. 013 0. 99989 0. 00010525 -9. 1592 0. 0135 0. 999936. 6917e-005 -9.6121 0. 014 0. 99996 4. 1305e-005 -10. 095 0. 0145 0. 99998 2.4207e-005 -10. 629并得到：p =-829. 6900 1.5860 所以：K二-829. 69, b二1.586 得到斜率坐标曲线如下图: 3CD机光驱读盘设汁斜率坐标图所以对象传递函数：-63-32G(s)=0. 92008/(1. 156X10S+2. 16X10S+S)三、采用比例一微分控制1、控制系统方块图：N(S)R(S) c(s) 1/s Kp l+l/(Ts+l) i K/s(Ts+l) 01 2、传递函数与根轨迹不变部分的传递函数为G=k/s(Ts+l) 00由图可知，系统不可变部分与PI控制器串联后，其开环传递函数为4CD机光驱读盘设计2 Gs=kk(Tis+l)/Ts(Ts+1) Opi系统的特征方程为32 TTs+Ts+kpkTs+kk二0 iiOiOp其中，参数T, Ti, k0, kp都是正数。
武汉科技大学自动控制原理课程设计【范本模板】
信息科学与工程学院课程设计报告书课程名称: 自动控制原理课程设计班级：自动化学号：姓名：指导教师：陈琳二○一三年十二月一、设计目的1.掌握控制系统的设计与校正方法、步骤。
2.掌握对系统相角裕度、稳态误差和剪切频率以及动态特性分析。
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、设计任务与要求2。
1设计任务2）在MATLAB 中编写如下程序： h1=tf([30],［1 0］)； h2=tf （［1],[0.1 1］）; h3=tf （［1],[0.2 1］)； h=h1＊h2*h3；[num,den]=tfdata （h)；［mag,phase ，w]=bode(num ，den ）; subplot(211)；semilogx(w ，20*log10(mag ）)；grid subplot(212）；semilogx （w ，phase ）;grid[gm ，pm,wcg ，wcp ］=margin （mag ，phase ，w)未校正前bode 图:由图知,相位裕度为 -17.2054°,截止频率为 9。
7680 rad/s 。
因为系统不稳定,不宜采用相位超前校正，故采用滞后校正。
（2）详细设计1）根据系统相位裕度大于45度的要求，串联校正后相角裕度应为：0002702545=+=+=εγγ又因为：()02200270)2.0arctan(1.0arctan 90180=---=c c ωωγ即:222002.013.0arctan =⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-c c ωω则可解的：1217.1-=s c ω当117.1-==s c ωω时,令未校正系统的开环增益为βlg 20，从而求出串联滞后校正装置的系数β，由于未校正系统的增益在11-=s ω时为30lg 20，故有2017.1lg 0lg 2030lg 20-=--β解的: 64.25=β选定： 1239.01-===s c ωτω 则: )11015.01-==s βτω于是，滞后网络的传递函数为：()()()39.064.2539.0++=s s s G c校正后系统开环传递函数为：()()()()()174.6512.011.0156.230++++=s s s s s s G 2）对于频率为11.0-=s ω,幅值为3的正弦输入信号稳态误差的检验： 因为系统的稳态误差传递函数为： ()()()s R s E =Φs er 所以有: ()()()()s G s s G c 0er G 1111s +=+=Φ 其频率特性为：()()()()()()()()39.03039.064.2512.011.039.064.2512.011.0++++++++=Φωωωωωωωωωj j j j j j j j j s er把1s 1.0-=ω带入()()()()()()()()39.03039.064.2510.2j 11.0j 39.064.2510.2j 11.0j j er ++++++++=Φωωωωωωωωωωj j j j j 得: ()0219.0j er =Φω又因为输入信号的振幅为3,所以稳态误差的振幅为()j 1.03er Φ，所以稳态误差的振幅为0。
自动控制原理课程设计报告
自动控制原理课程设计报告自动控制是工程学的重要组成部分，它是一种数学模型，可以控制复杂的过程和系统，从而使其稳定运行，并获得最佳的性能。
自动控制的原理在许多工程领域中都有广泛的应用，如化工、航空航天、机械、电力等。
本文将介绍如何利用自动控制原理来设计一个系统，以优化系统性能。
首先要设计一个控制系统，可以实现对系统的自动控制。
控制系统的第一步是定义系统模型。
一般来说，系统模型有两种：非线性模型和线性模型，其中线性模型更为简单，也是设计自动控制系统的常用模型。
接下来，需要确定控制系统的类型。
一般来说，自动控制系统可以分为闭环控制系统和开环控制系统，其中闭环控制系统具有更高的精度和更好的稳定性，它通过检测控制量的反馈信号与设定值进行比较，以实现对系统的控制。
此外，还需要为控制系统设计一个优化的控制器，用于控制系统的运行状态。
一般来说，有两种主要的控制器：PID控制器和经验模型控制器。
PID控制器是最常用的控制器，它可以控制系统的振荡和滞后，并且可以根据不同情况自动调整参数。
另一种控制器是经验模型控制器，它主要用于复杂的非线性系统，可以有效的抑制噪声，并对系统的响应时间进行调节。
完成了以上步骤后，就可以搭建出一个自动控制系统，以达到优化系统性能的目的。
实际的设计过程要根据实际的应用场景进行相应的调整，实现最佳的系统性能。
例如，在机器人控制系统中，需要使用传感器和控制器来实现对机器人运动的控制，以达到最佳性能。
综上所述，自动控制原理在设计控制系统时十分重要，可以有效的解决复杂的控制问题，并有助于优化系统性能。
本文只是简要介绍了自动控制系统的基本原理，实际的设计和实现过程要根据具体的应用环境而定，还需要从不同的方面进行充分的研究。
自动控制原理课程设计报告_3
自动控制原理课程设计专业：自动化班级：姓名：学号：指导教师：自动化与电气工程学院2013 年 01月 11日目录1、设计目的 (2)2、设计内容 (2)3、设计过程和步骤 (2)4、软件仿真 (6)5、电路模拟以及结果分析 (7)6、思考题 (9)7、设计小结 (10)8、参考文献 (10)连续定常系统的频率法超前校正1.设计目的(1)了解串联超前校正环节对系统稳定性及过渡过程的影响；(2)掌握用频率特性法分析自动控制系统动态特性的方法；(3)掌握串联超前校正装置的设计方法和参数调试技术；(4)掌握设计给定系统超前校正环节的方法，并用仿真技术验证校正环节理论设计的正确性；(5)掌握设计给定系统超前校正环节的方法，并模拟实验验证校正环节理论设计的正确性。
2.设计内容已知单位反馈控制系统的开环传递函数为：G0(s)=Ks(0.2s+1)(0.01s+1)设计超前校正装置，使校正后系统满足：K v=100s−1, ωc≥30s−1,σ%≤36% 3．设计过程和步骤3.1 确定开环增益K根据给定静态误差系数的要求，确定开环增益KK v=lims→0sG0(s)=lims→0sKs(0.2s+1)(0.01s+1)=100s−1得K=100。
3.2画出未校正系统的伯德图未校正系统的开环函数：G0(s)=100s(0.2s+1)(0.01s+1)=50000s(s+5)(s+100)MATLAB中输入以下语句：>> Go=zpk([],[0 -5 -100],50000);>> bode(Go)>> margin(Go)得到未校正系统的Bode图，如图1所示，并由图可知未校正系统的相角余P m=γ1= 0.596deg ,剪切频率ωc=21.8s−1。
图1未校正系统的Bode图3.3 确定最大超前相角由题目要求可知，校正后的系统的超调量σ%≤36%，高阶系统有以下公式，超调量：σ%=0.16+0.4(Mγ−1)谐振峰值：Mγ=1 sinγ由以上公式可得，当σ%=36%时，γ=41.8°，由于系统的开环对数幅频特性在剪切频率处的斜率为−40db/dec，一般取ε=5~10。
自动化控制原理课程设计报告(一)
自动化控制原理课程设计报告(一)自动化控制原理课程设计报告引言•简要介绍自动化控制原理的重要性和应用场景。
•阐述课程设计报告的目的和意义。
课程设计目标•描述本次课程设计的具体目标和要求。
•解释该目标的意义和对学习者的影响。
设计思路•分析课程设计要求，确定设计思路的基本框架。
•阐述设计思路的合理性和可行性。
•介绍所采用的主要方法和技术。
实施步骤1.项目准备阶段–研究相关资料和文献，了解当前的研究进展和应用场景。
–调研市场上已有的自动化控制系统，分析其特点和优缺点。
2.系统设计阶段–定义系统的功能和性能指标。
–利用系统理论和数学模型设计控制策略。
–根据系统需求和参数设计硬件电路和软件程序。
3.系统实施与调试阶段–制作自动化控制系统的原型。
–进行系统实施和集成测试。
–进行系统调试和优化。
4.系统性能评估阶段–测试和评估系统在不同情况下的性能和稳定性。
–分析评估结果，并对系统进行改进和优化。
5.报告撰写和展示阶段–撰写课程设计报告，并整理相关实验数据和图表。
–准备课程设计的展示材料和演示文稿。
–展示和演示课程设计成果，并回答相关问题。
实施结果与分析•分析所设计的自动化控制系统在实际应用中的性能和稳定性。
•对系统的优点和局限性进行分析和总结。
•提出改进和优化的方向和建议。
结论•简要总结整个课程设计的过程和成果。
•强调该课程设计对学习者的价值和意义。
参考文献•列出参考文献的主要信息。
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自动控制原理课程设计报告书
磁盘驱动读取系统概述：磁盘驱动读取装置的目标是要将磁头准确定位，以便正确读取磁盘磁道上的信息，由于磁盘旋转速度在1800转/分和7200转/分之间，磁头在磁盘上方不到10nm的地方运动，所以位置精度指标要求非常高。
此系统轨道的位置是通过读取预先录制在上的信息（格式化完成）进行检测的，因此反馈通道的传递函数取为：H(s)=1。
此外我们近似磁头与手臂之间的簧片是完全刚性的，所以影响磁头定位的主要扰动因素是外界的冲击、震动和系统内部参数发生改变等因素，我们要改进控制系统，以减小扰动因素的影响。
在这次设计中我们将用到比例控制，超前校正控制，滞后—超前校正控制等方法。
一、利用实验数据建立对象数学模型（考虑读写头与悬臂刚性连接）实验原理图：相关数据：飞升曲线标幺曲线根据程序：t=t(15:30);y1=y(15:30);y2=y1/0.092008;y3=1-y2;y4=log(y3);plot(t,y4)gridp=polyfit(t,y4,1)并得到：p =-829.6900 1.5860所以：K=-829.69,b=1.586 得到斜率坐标曲线如下图：斜率坐标图计算如下：所以对象传递函数:G(s)=0.92008/(1.156×10-6S3+2.16×10-3S2+S)二、采用比例控制，系统的性能指标要求：超调量%<5%，调整时间t s <200ms ，单位扰动的最大响应小于5‰1、控制系统方块图：R(S) C(S2、根据根轨迹程序：a=[0.92008];b=[1.156e-006 0.00216 1 0]; sys=tf(a,b); rlocus(sys); gridrlocfind(sys)>> Select a point in the graphics window selected_point =-7.4426e+002 -8.3668e+000ians =26.5803得到如图根轨迹：Ka 0.92008/(0.00121S+1)1/(0.000958S+1)1/s 1根轨迹图在保证系统稳定的前提下，折中选出比例增益，系统稳定要求闭环系统的极点位于S平面的右半面，通过根轨迹图可知当%=4.88%时，系统Ka=2473、系统的稳定裕度编程：ka=247;sys1=tf([0.92008*ka],[ 0.00121 1])sys2=tf([1],[0.000958 1 0])sys3=series(sys1,sys2);bode(sys3)gridmargin(sys3)[h r wg wc]=margin(sys3)运行结果：Transfer function:227.3-------------0.00121 s + 1Transfer function:1----------------0.000958 s^2 + sh =8.2297 （幅值欲量h）r =63.7349 （相角欲量r）wg =928.8050 （交接频率w g）wc =215.3773 （截止频率w c）BODE图4、单位阶跃给定作用下的响应曲线编程：ka=247;t=0:0.0001:10;sys1=tf([0.92008*ka],[ 0.00121 1])sys2=tf([1],[0.000958 1 0])sys3=series(sys1,sys2);sys4=feedback(sys3,[1])[y,t]=step(sys4,t);plot(t,y)grid得到曲线如图：5、单位扰动作用下的响应曲线编程：ka=247;t=0:0.001:2;sys1=tf( 1,[0.000958 1 0])sys2=tf(0.92008*ka,[0.00121 1])sys3=feedback(sys1,sys2)[y,t]=step(sys3,t);plot(t,y)grid得到曲线如图：5、小结通过多次改变Ka的可得到以下表中的多组数据：Ka 225 235 247 255 265超调量 3.14% 3.95% 4.88% 5.57% 6.4%调节时间（s）0.014 0.013 0.012 0.012 0.0130.0049 0.0048 0.0046 0.0045 0.0044对单位阶跃扰动的响应的最大值由此折中选择Ka=247为合适的。
自动控制原理课程设计报告
自动控制原理课程设计专业：自动化设计题目：控制系统的综合设计班级：自动化0943学生姓名：XXX学号：XX指导教师：XX分院院长：XXX教研室主任：XX电气工程学院目录第一章 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11.0)(≤∞e ，开环截止频率 2 3） 4）设校正装置网络元件参数R4、5R=100K ，C=1F 、10F 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c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。
自动控制原理课程设计报告
自动控制原理课程设计报告课题：课题十六专业：电气工程及其自动化班级：姓名学号：指导教师：设计日期：成绩：XX学院电气信息学院目录 1 设计目的 1 2 设计要求 2 3 实现过程 3 3.1设计题目 3 3.2 计算过程 3 3.2.1 计算根轨迹图 3 3.2.2 计算Bode图 5 3.2.3 设计系统的串联校正装置 6 3.2.4 给出校正装置的传递函数 7 3.2.5 画出校正前，校正后幅频特性图 7 3.2.6 画出校正前、后开环系统的奈奎斯特图 9 3.2.7 校正器对系统性能的影响 10 4 总结12 参考文献 13 自动控制原理课程设计任务书 1 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。
2 设计要求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。
自控原理课程设计书
幻灯片1自 动 控 制 原 理 课 程 设 计 幻灯片2一 引言意义：本课程设计是自动控制原理（线性连续系统）课程学习的一个重要教学环节；设计内容：以一个“小功率直流随动系统”等为研究对象，要求学生综合应用控制原理课程所学的理论和已掌握的实验技能，按着给定的性能指标，独立地分析设计并通过实验研究、调试出一个符合性能指标的随动系统。
目的：通过该实践环节，使同学们能在各项实验中提高自己的分析问题和解决实际问题的能力，对于巩固和应用所学知识，提高实践能力，把理论和实践很好的结合起来有着重要的意义。
幻灯片3二 设计题目● 1、电模拟随动系统系统设计幻灯片4● 仪器设备● 直流稳压电源 ● 示波器、万用表幻灯片51.1 设单位反馈系统的开环传递函数为：设计校正装置，使系统在阶跃输入下的超调量；调节时间ts ≤5S ，而单位斜坡输入时的稳态误差)5)(1()(++=S S S KS G%;10%≤σ%15≤SS e幻灯片61.2 已知对象的传递函数为：要求设计控制器，使系统性能指标满足：)1025.0)(15.0(20)(++=S S S S G%5%5.1≤≤σs ts幻灯片71.3 已知某控制系统结构如图所示，要求设计校正环节Gc （S ），使系统对于阶跃输入的稳态误差为0，使系统校正后的相角裕量:幅值裕量:45≥γdBkg10≥幻灯片8控制系统结构图+)11.0)(1(10++SSS-幻灯片91.4 设有单位反馈系统，具有如下的开环传递函数：试确定校正环节，使控制性能满足：开环放大系数K=10 S-1 ，相角裕度，幅值裕度 20lgKg=+10分贝；)15.0)(1()(++=SSSKSG50≥γ幻灯片102. 小功率直流随动系统设计● 2.1 仪器设备● 小功率直流随动系统 ● 示波器、万用表 ●幻灯片112.2 原理框图：+-幻灯片122.3 性能指标设计小功率直流随动系统，随动系统原理结构图如上图所示。
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摘要 (1)1基于性能指标要求的分析........................................................................................ (2)1.1确定待校正装置的开环放大倍数................................................................ ..2 2分析待校正的直流电机性能.................................................................................... (2)2.1 动态性能分析 (3)2.2 静态性能分析 (6)2.2.1利用根轨迹进行分析 (6)2.2.2利用伯德图进行分析 (7)3超前校正补偿环节设计 (8)4两种实现形式在不同输入信号下的响应 (12)4.1超前校正网络形式 (12)4.1.1 单位阶跃输入的响应 (12)4.1.2 单位斜坡输入的响应 (13)4.2数字控制形式 (14)4.2.1 单位阶跃输入的响应 (14)4.1.2 单位斜坡输入的响应 (15)5滞后校正补偿环节设计 (16)6滞后补偿环节对待校正装置的影响 (18)6.1校正前后根轨迹的比较 (18)6.2系统对单位阶跃输入的响应 (19)6.3系统对单位斜坡输入的响应 (19)7超前校正与滞后校正的比较 (21)7.1添加超前校正之后，系统的伯德图分析 (21)7.2 添加滞后校正之后，系统的伯德图分析 (22)结束语 (25)参考文献 (26)随着计算机技术的发展和应用，随着人们对生活质量要求的不断提高，自动控制理论和技术在宇航、机器人控制、导弹制导及核动力等高新技术领域中的应用也愈来愈深入广泛。
不仅如此，自动控制技术的应用范围现在已扩展到生物、医学、环境、经济管理和其它许多社会生活领域中，成为现代社会生活中不可或缺的一部分。
在日常生活中，我们生产出来的机器由于在结构和材料等方面上的限制，很难达到预期的性能指标要求，这就需要我们应用自动控制理论来对其进行校正，使之得到一个更好的性能。
本文主要对给定的直流电机进行补偿环节的设计，并利用MATLAB仿真软件分析补偿前后的性能，使之达到预定的性能指标要求，以改善直流电机的性能，使之更好地工作。
最后，本文还对此次补偿环节的设计进行了总结。
关键词：自动控制补偿环节 MATLAB 性能指标直流电机补偿环节的设计1 基于性能指标要求的分析1.1确定待校正装置的开环放大倍数根据提供的性能要求（1）对单位斜坡输入的稳态误差小于0.1；（2）且超调量小于25%；做如下分析：根据第一个要求对单位斜坡输入的稳态误差小于0.1，由公式lim ()v s k s G s →=⨯ 1()0.1ss ve k ∞=< 可求得开环传递函数的开环放大倍数k>20,可取 k=21.所以可得传递函数为21()(2)G s s s =+ 根据设计要求超调量小于25%，根据高阶系统频域指标与时域指标的关系0.160.4(1)Mr σ=+-1sin Mr r= 可求得r>54.70对于原传递函数，可根据以下的公式求相角裕度1= 0018090arctan 2C W r =-- 求得r =24.60可知原传递函数不满足动态性能要求，需进行校正。
2 分析待校正的直流电机性能待校正的直流电机初始条件：直流电机控制系统的结构如图2-1所示，简化的直流电机模型的传递函数为1G s(s 2)(s)=+。
图2-1 直流电机控制系统的结构图2.1 动态性能分析由直流电机控制系统的结构图可求得直流电机模型的闭环传递函数如下：()2()()(2)=()1()21(2)KC S G S K S S S K R S G S S S KS S +Φ===+++++ 我们都知道，在控制工程中，不仅二阶系统的典型应用极为普遍，而且不少高阶系统的特征在一定条件下可用二阶系统的特征来表征，所以二阶系统的分析和计算方法具有较大的实际意义。
由直流电机控制系统的结构图可知，其为二阶系统，故我们可以应用二阶系统的分析和计算方法来分析直流电机的稳态性能，而二阶系统的标准形式如下：()222()=()2n n nC S S R S s s ωζωωΦ==++ 对比直流电机模型的闭环传递函数可知，2n ω=K=21 2n s ζω=2s 故可求得n ω=4.58 ， ζ=0.218 由此可知该直流电机为欠阻尼的二阶系统。
除此之外，我们也可以利用MATLAB 仿真软件计算负反馈系统21G s(s 2)(s)=+ 的阻尼比ζ和自然频率n ω。
具体实现方法如下：在MATLAB 命令窗口中输入以下程序：>> G=tf([21],[1 2 21]);>> [wn,z]=damp(G)运行之后，结果如下图2-2所示：图2-2 阻尼比和自然频率求解图一般来说，我们是针对某一类输入信号来设计控制系统的。
某些系统，例如室温系统或水位调节系统，其输入信号为要求的室温或水位高度，这是设计者所熟知的。
但是在大多数情况下，控制系统的输入信号以无法预测的方式变化。
例如，在防空火炮系统中，敌机的位置和速度无法预料，使火炮控制系统的输入信号具有了随机性，从而给规定系统的性能要求以及分析和设计工作带来了困难。
为了便于进行分析和设计，同时也为了便于对各种控制系统的性能进行比较，我们需要假定一些基本的输入函数形式，称之为典型输入信号。
所谓典型输入信号，是指根据常遇到的输入信号形式，在数学描述上加以理想化的一些基本输入函数。
控制系统中常用的典型输入信号有：单位阶跃函数、单位斜坡函数、单位加速度函数、单位脉冲函数和正弦函数。
我们通常以单位阶跃函数作为典型输入作用，则可在一个统一的基础上对各种控制系统的特性进行比较和研究。
下面我们来研究欠阻尼（01ζ<<）二阶系统的单位阶跃响应，由此来分析直流电机控制系统的性能。
当输入信号为单位阶跃函数时，由自动控制理论知识得到的基本计算公式如下： 上升时间为：t r d πβω-=tan β= 峰值时间为： t p d πω=d ωω=超调量为：()()%100%100%()p h t h e h πξσ--∞=⨯=⋅∞调节时间为： 3.5(5%)4(2%)s n s nt w t w ξξ≈∆=⋅≈∆=⋅ 由上面的公式可以计算得出：%σ=49.4% s t =3.5s下面我们利用MATLAB 仿真软件来看看直流电机控制系统的单位阶跃响应的具体情况。
首先我们在MATLAB 仿真软件的命令窗口中输入以下程序：wn=4.5826;kosi=[0.218];hold on; %保持曲线坐标不被刷新for kos=kosinum=wn.^2;den=[1,2*kos*wn,wn.^2];step(num,den)end运行之后可以得到结果如下图2-3所示：图2-3 直流电机控制系统的单位阶跃响应图由图可知，超调量%t=3.7s 即在误差允许的范围内，实=49.4% 调节时间s际值与理论值是一致的。
2.2 静态性能分析2.2.1利用根轨迹进行分析为了更准确地分析问题，我们可以利用MATLAB仿真软件来绘制直流电机控制系统的根轨迹，具体实现程序如下：>> G=tf([1],[1 2 0]);>> H=tf([0 1],[1]);>> sys=G*H;>> rlocus(sys)运行之后，结果如下图2-4所示：图2-4 待校正装置的根轨迹图由上图可知：当开环增益K 从零变到无穷时，根轨迹不会越过虚轴进入右半平面，因此，系统对所有K 值是稳定的。
手绘根轨迹步骤如下：1、由传递函数知：极点为P1=0，P2=-2；2、在实轴上的根轨迹为[0,-2],根轨迹分支数为n-m=2-0=2；3、共有n-m=2条渐近线，(21),0,1,2...a k k n mϕπ+==-12a πϕ=，132a πϕ= 4、由11n m jij i a p z n m σ==-=-∑∑知，a σ=-1； 5、分离点的计算: 由1111m n i j i jd z d p ===--∑∑知：11012d d d +=⇒=-+； 6、因为渐近线为12a πϕ=132a πϕ=，所以根轨迹与虚轴没有交点。
2.2.2利用伯德图进行分析同样地，我们可以利用MATLAB仿真软件绘制直流电机控制系统的伯德图。
具体实现程序如下：num=21；den=[1,2,0]；[mag,phase,w]=bode(num,den)；[gm,pm,wcg,wcp]=margin(mag,phase,w)；运行之后，获取的伯德图如下图2-5所示：图2-5 待校正装置的伯德图幅值裕度gm =2.9132e+003相角裕度pm =24.5945穿越频率wcg =247.3690截止频率wcp =4.36973 超前校正补偿环节设计超前校正补偿环节设计基本原理：利用超前校正网络的相角超前特性，使得超前校正装置产生的最大超前相位的频率为新的截止频率，从而提高系统的相角裕度。
如下图3-1所示为无源超前网络环节。
图3-1 无源超前网络校正环节图假设该网络信号源的阻抗很小，可以忽略不计，而输出负载的阻抗为无穷大，则其传递函数为221()()1()1c c r U s R G s U s R sC R ==++21211R R R sR C =++ 212112(1)R R Cs R R R R Cs +=++ 2112121212(1)/()()/()R R Cs R R R R R R Cs R R ++=+++ 其中122R R a R += ，1212R R C T R R =+，1aT R C = 最终获得无源超前校正网络环节函数为：11()1c aTs G s a Ts+=+ 基于频率法的无源超前网络要用到的基本公式如下：传递函数： 1()1aTs aG s Ts+=+ 最大超前角频率： m w T a= 最大超前角： 1arcsin1m a a ϕ-=+ 具体求解步骤如下： ⑴、根据稳态误差要求确定开环增益K=21⑵、根据确定的开环增益求出待校正系统的相角裕度r=24.60⑶、m φφγεγ↑↑==-+←''校正前给定的补偿 00005524.61040.4m φ=-+= ε是用于补偿因超前校正装置的引入，使系统截止频率增大而增加的相角滞后量。
ε值通常是这样估计的：如果未校正系统的开环对数幅频特性在截止频率处的斜率为-40dB/dec ，一般取10~15ε=︒︒如果为-60dB/dec 则取15~20ε=︒︒⑷、根据1sin 1sin mm a φφ+=-求解出a 的值为：a=4.68再根据'''()()10lg c m L w Lc w a -==求解出''c ω=6.6 ⑸、由''c w =T=0.07⑹、最终得出超前校正补偿环节的传递函数为1()1aTsaG s Ts+=+，算出结果为： 10.3276()10.07c sG s s+=+⑺、验证：''''()()m c r r r φω=+>给定的相位裕度''''0000()40.416.957.355m c r γφω=+=+=>,故符合性能指标要求 故加入超前网络补偿环节之后，直流电机控制系统的传递函数变为：21(10.3276)()(10.07)(2)s G S s s s +=++由传递函数利用MATLAB 仿真软件绘制补偿后的开环根轨迹： 在MATLAB 命令窗口输入以下程序： num=[6.8796,21]den=[0.07,1.14,2,0] %定义校正后的传递函数 g1=tf(num,den)rlocus(g1,'r-' ) %根轨迹函数 grid运行之后得到如下图3-2所示：图3-2 校正后系统的根轨迹图当开环增益K 从零变到无穷时，根轨迹不会越过虚轴进入右半平面，校正后的系统对于所有的K 值依然是稳定的。