发布时间 : 星期日 文章（整理）自动控制原理课程设计更新完毕开始阅读
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可分解为以下三级传函数级联形式：G(s)?3
0.01s(0.1s?1)(0.025s?1)其中，
13惯性环节、比例-惯性环节和1积分环节可根据
0.1s?10.025s?10.01s运算放大器“虚地”概念，分别用以下有源校正装置表示，如图5-5所示
惯性环节 比例-惯性环节 积分环节
图5-5 各环节电路图
由三个传递环节组合并使用EWB搭建模拟电路图 如下图5-6所示
图5-6 模拟实际电路图
搭建完成系统模拟实际电路之后，点击右上角的开关按键，模拟接通电源进行模拟。
在系统的仿真中，在键盘上的空格键（Space）控制开关的打开、关闭，这
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样就可以得到一个阶跃信号。由此得到如图5-7所示的模拟实际电路图的仿真运行结果。点击示波器模块得到仿真结果
仿真结果：阶跃信号如下图5-7
图5-7 仿真阶跃信号
仿真的结果是系统经过短时间的发散震荡后达到最大的震荡幅度，然后保持等幅震荡。这个结果和上面的两个模拟是一致的。 5.1.4 对原系统的性能分析
由以上对校正前系统的分析结果可知。系统的幅值裕度Pm??35.2dB（穿越频率44.3rad/s）和相角裕度Gm??15.6dB(at20rad/s)，系统不稳定，且系统相角裕度远小于0，截止频率较大。从系统阶跃响应结果和模拟系统搭建的实际电路仿真结果看，结果是一致的。因此，系统需要进行校正。 5.2校正方案确定与校正结果分析
根据需要，拟首先尝试采用较为简单的串联超前网络或滞后网络校正。如果均无法达到设计要求，再使用滞后—超前网络校正。
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5.2.1 采用串联超前网络进行系统校正
我们可以运用MATLAB寻找合适的校正，只要将我们所要求的指标输入，计算机将帮助我们进行模拟。
串联超前校正的MATLAB仿真程序如下： s=tf('s');
G0=300/(s*(0.1*s+1)*(0.025*s+1));
%原系统开环传递函数
[mag,phase,w]=bode(G0); [Gm,Pm]=margin(G0); expPm=60;
phim=expPm-Pm+5; phim=phim*pi/180;
alfa=(1-sin(phim))/(1+sin(phim)); adb=20*log10(mag);
am=10*log10(alfa); wc=spline(adb,w,am); T=1/(wc*sqrt(alfa)); alfat=alfa*T;
Gc1=tf([T 1],[alfat 1]);
figure(1)
margin(G0*Gc1)
figure(2)
step(feedback(G0*Gc1,1)) 程序运行结果如图5-8所示
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%返回原系统Bode图参数 %返回稳定裕度值 %期望相位裕度
%需要对系统增加的相位超前量 %相位超前量的单位转换 %超前校正网络参数 %幅值的单位转换
%找出校正器在最大超前相位出的增益 %得到最大超前相位处的频率 %求出校正器参数T %求出校正器参数alfat %求出校正器传递函数
%返回校正后系统Bode图
%返回校正后系统的阶跃响应曲线
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图5-8（a） 校正后的系统Bode图
图5-8 (b) 校正后的系统阶跃响应曲线
超前校正仿真结果的分析：
由仿真结果看，超调量达到了64%，距离要求的30%相去甚远，结果不符合要求，一级串联超前校正不可行。若采用超前校正系统使待校正系统的相角裕度提高到不低于60，至少需要选用多级串联超前校正网络。这将导致校正后的截止频率过大。此外，由于系统带宽过大，造成输出噪声电平过高；在实际设计中还需要附加前置放大器，从而使系统结构复杂化。
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