用MATLAB进行控制新版系统的超前校正设计.doc

学 号： 课 程 设 计 题 目 学 院 专 业 班 级 姓 名 指导老师 年 月 日 课程设计任务书 学生姓名： 专业班级： 指导老师： 刘志立 工作单位： 自动化学院 题 目: 用MATLAB进行控制系统超前校正设计 初始条件： 已知一单位反馈系统开环传输函数是 要求系统静态速度误差系数，相角裕度，幅值裕度。 要求完成关键任务: （包含课程设计工作量及其技术要求，和说明书撰写等具体要求） 用MATLAB作出满足初始条件K值系统伯德图，计算系统幅值裕度和相位裕度。 在系统前向通路中插入一相位超前校正，确定校正网络传输函数，并用MATLAB进行验证。 用MATLAB画出未校正和已校正系统根轨迹。 对上述任务写出完整课程设计说明书，说明书中必需进行原理分析，写清楚分析计算过程及其比较分析结果，并包含Matlab源程序或Simulink仿真模型，说明书格式根据教务处标准书写。 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 撰写汇报 2 论文答辩 1 指导老师署名： 年 月 日 摘要 用频率法对系统进行超前校正实质是将超前网络最大超前角补在校正后系统开环频率特征截止频率处，提升校正后系统相角裕度和截止频率，从而改善系统动态性能。为此，要求校正网络最大相位超前角出现在系统截止频率处。只要正确地将超前网络交接频率1/aT和1/T设置在待校正系统截止频率Wc两边，就能够使已校正系统截止频率Wc和相裕量满足性能指标要求，从而改善系统动态性能。串联超前校正关键是对未校正系统在中频段频率特征进行校正。确保校正后系统中频段斜率等于－20dB/dec，使系统含有45°～60°相角裕量。以加紧系统反应速度，但同时它也减弱了系统抗干扰能力。在工程实践中通常不期望系数a值很大，当a＝20时，最大超前角为60°，假如需要60°以上超前相角时，能够考虑采取两个或两个以上串联超前校正网络由隔离放大器串联在一起使用。在这种情况下，串联超前校正提供总超前相角等于各单独超前校正网络提供超前相角之和。 关键词：串联超前校正；动态性能；相角裕度 目录 TOC \o "1-3" \h \u 16999 摘要 1 1194 目录 2 17546 1. 超前校正原理和方法 3 32417 1.1. 超前校正原理 3 31266 1.2. 超前校正应用方法 4 1408 2. 控制系统超前校正设计 5 14387 2.1. 校正前系统初始状态分析 5 30306 2.2. 超前校正分析及计算 7 31471 2.2.1 校正装置计算程序 7 10797 2.2.2 校正后验证 8 14131 2.2.3 超前校正对系统性能改变分析 10 2961 3. 心得体会 12 超前校正原理和方法 超前校正原理 所谓校正，就是在调整放大器增益后仍然不能全方面满足设计要求性能指标情况下，加入部分参数能够依据需要而改变机构或装置，使系统整个特征发生改变，达成设计要求。 无源超前网络电路图1所表示。 图1 无源超前网络电路图 假如输入信号源内阻为零，且输出端负载阻抗为无穷大，则超前网络传输函数可写为 ① （1-1） 式中 , 通常a为分度系数，T叫时间常数，由式（1-1）可知，采取无源超前网络进行串联校正时，整个系统开环增益要下降a倍，所以需要提升放大器增益交易赔偿。 依据式（1-1），能够得无源超前网络对数频率特征，超前网络对频率在1/aT至1/T之间输入信号有显著微分作用，在该频率范围内，输出信号相角比输入信号相角超前，超前网络名称由此而得。在最大超前角频率处，含有最大超前角。 超前网路（1-1）相角为 （1-2） 将上式对求导并令其为零，得最大超前角频率 QUOTE （1-3） 将上式代入（1-2），得最大超前角频率