基于频率法的超前校正设计

课程设计任务书

学生姓名： 谢静 专业班级： 自动化0804

指导教师： 谭思云 工作单位： 自动化学院

题 目: 基于频率法的超前校正设计 初始条件：

已知系统的传递函数模型为：

)

3.01)(1.01(2)(0s s s s G ++= 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） 掌握采用频率法设计超前校正装置的具体步骤；

设计超前校正环节，使其校正后系统的静态速度误差系数6≤v K ，相角裕度为︒50；

（1）采用Matlab 工具进行分析设计，并绘制校正前后系统的单位阶跃响应曲线，开环Bode 图和Nyquist 图；

（2）分析比较采用校正前后的Bode 图和Nyquist 图，说明其对系统的各项性能指标的影响。总结频率法校的优缺点及其适应条件；

（3）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，并包含Matlab 源程序或Simulink 仿真模型，说明书的格式按照教务处标准书写。

时间安排：

（1）课程设计任务书的布置，讲解 （一天）

（2）根据任务书的要求进行设计构思。（一天）

（3）熟悉MATLAB 中的相关工具（一天）

（4）系统设计与仿真分析。（四天）

（5）撰写说明书。 （两天）

（6）课程设计答辩（一天）

指导教师签名： 年 月 日

系主任（或责任教师）签名： 年 月 日

目录

1控制系统超前校正的任务 (1)

2控制系统校正前分析 (2)

2.1用MATLAB做出校正前系统的伯德图、奈奎斯特图和阶跃响应曲线 (2)

2.1.1系统的开环传递函数 (2)

2.1.2校正前系统的波德图 (2)

2.1.3校正前系统的奈奎斯特图 (3)

2.1.4校正前系统的单位阶跃响应曲线 (4)

3控制系统超前校正分析设计 (5)

3.1串联超前校正原理分析 (5)

3.2采用MATLAB工具进行串联超前校正设计 (6)

3.2.1利用MATLAB进行超前校正设计的程序 (6)

3.2.2开环频率特性系数扩大即K值的确定 (7)

3.2.3利用MATLAB工具设计超前校正结果 (10)

3.3理论计算 (12)

4控制系统校正前后的对比 (14)

4.1控制系统校正前后的伯德图、奈奎斯特图和阶跃响应曲线对比 (14)

4.1.1系统校正前后伯德图与奈奎斯特图对比 (14)

4.1.2系统校正前后单位阶跃曲线对比及分析 (16)

5频率法校正优缺点及适用条件 (17)

5.1频率法超前校正的优缺点及适用条件 (17)

5.1.1频率法超前校正的优缺点： (17)

5.1.2频率法超前校正的适用条件： (17)

5.2频率法校正的其他情况 (17)

5.3频率法校正的优缺点及适用条件 (18)

6心得体会 (19)

7参考文献 (20)

摘要

自动控制理论是研究自动控制共同规律的技术科学。它的发展初期，是以反馈理论为基础的自动调节原理，并主要用于工业控制。控制系统通常是由被控对象、控制器和检测环节组成，一般情况下，仅仅依靠被控对象本身的特性不可能同时满足对系统所提出的各项性能指标的要求。因此需引入校正装置改善系统的性能。

本文是利用《自动控制原理》中所学的知识，结合MATLAB软件，对系统进行频率法超前校正以使其性能指标满足要求，并对超前校正进行一定分析。

关键字：传递函数相位裕度频率法超前校正

Abstract

Automatic control theory is study automatic control of common laws of science and technology. Its initial development stage, is based on the theory of the feedback of automatic adjustment principle, and is mainly used in industrial control. Control system is usually composed of controlled object, controller and detection link composition, normally only rely on the controlled object characteristics of itself cannot simultaneously satisfy on system proposed various performance indicators requirements. Therefore need introducing correction device to improve the performance of the system.

This paper is using the automatic control principle of knowledge, combining software MATLAB, the system frequency advance correction method to make the performance indexes meet the demands, and to advance correction to a certain analysis.

Key word: transfer function phase margin of frequency method advance calibration