发布时间 : 星期一 文章用MATLAB进行控制系统的滞后-超前校正设计更新完毕开始阅读
武汉理工大学《自动控制原理》课程设计说明书
课程设计任务书
学生姓名： 葛福臻 专业班级： 自动化0805
指导教师： 陈跃鹏 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
G(s)?Ks(s?1)(s?2)
要求系统的静态速度误差系数Kv?10S?1，??45?。
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、MATLAB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:
任务 审题、查阅相关资料 分析、计算 编写程序 撰写报告 论文答辩 时间（天） 2 3 2 2 1
指导教师签名: 年 月 日 系主任（或责任教师）签名: 年 月 日
武汉理工大学《自动控制原理》课程设计说明书
摘要
MATLAB是一个包含大量计算算法的集合。其拥有600多个工程中要用到的数学运算函数，可以方便的实现用户所需的各种计算功能。函数中所使用的算法都是科研和工程计算中的最新研究成果，而前经过了各种优化和容错处理。在通常情况下，可以用它来代替底层编程语言，如C和C++ 。在计算要求相同的情况下，使用MATLAB的编程工作量会大大减少。MATLAB的这些函数集包括从最简单最基本的函数到诸如矩阵，特征向量、快速傅立叶变换的复杂函数。函数所能解决的问题其大致包括矩阵运算和线性方程组的求解、微分方程及偏微分方程的组的求解、符号运算、傅立叶变换和数据的统计分析、工程中的优化问题、稀疏矩阵运算、复数的各种运算、三角函数和其他初等数学运算、多维数组操作以及建模动态仿真等。
此次课程设计就是利用MATLAB对一单位反馈系统进行滞后-超前校正。通过运用MATLAB的相关功能，绘制系统校正前后的伯德图、根轨迹和阶跃响应曲线，并计算校正后系统的时域性能指标。
关键字：超前-滞后校正 MATLAB 伯德图 时域性能指标
武汉理工大学《自动控制原理》课程设计说明书
目录
1 滞后-超前校正设计目的和原理 .............................................................................. 1
1.1 滞后-超前校正设计目的 ............................................................................... 1 1.2 滞后-超前校正设计原理 ............................................................................... 1 2 滞后-超前校正的设计过程 ...................................................................................... 3
2.1 校正前系统的参数......................................................................................... 3
2.1.1 用MATLAB绘制校正前系统的伯德图.............................................. 3 2.1.2 用MATLAB求校正前系统的幅值裕量和相位裕量.......................... 4 2.1.3 用MATLAB绘制校正前系统的根轨迹.............................................. 5 2.1.4 对校正前系统进行仿真分析 ............................................................. 5 2.2 滞后-超前校正设计参数计算 ....................................................................... 6
2.2.1 选择校正后的截止频率?c ................................................................ 6 2.2.2 确定校正参数?、T2和T1 ................................................................. 6 2.3 滞后-超前校正后的验证 ............................................................................... 7
2.3.1 用MATLAB求校正后系统的幅值裕量和相位裕量.......................... 7 2.3.2 用MATLAB绘制校正后系统的伯德图.............................................. 8 2.3.3 用MATLAB绘制校正后系统的根轨迹.............................................. 9 2.3.4 用MATLAB对校正前后的系统进行仿真分析................................ 10
3 心得体会.................................................................................................................. 12 参考文献...................................................................................................................... 13
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用MATLAB进行控制系统的滞后－超
前校正设计
1 滞后-超前校正设计目的和原理
1.1 滞后-超前校正设计目的
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。
1.2 滞后-超前校正设计原理
滞后-超前校正RC网络电路图如图1所示。
图1 滞后-超前校正RC网络
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