1、 1 课程设计报告课程设计报告 题题 目目 线性控制系统的校正及分析线性控制系统的校正及分析 课课 程程 名名 称称 自自 动动 控控 制制 原原 理理 院院 部部 名名 称称 机机 电电 学学 院院 专专 业业 10 电气工程及其自动化电气工程及其自动化 班班 级级 学学 生生 姓姓 名名 学学 号号 课程设计地点课程设计地点 课程设计学时课程设计学时 一周一周 指指 导导 教教 师师 成绩 2 目录目录 绪论绪论.1 一、课程设计应达到的目的一、课程设计应达到的目的 1.1、课程设计的题目3 1.2、课程设计的目的4 二、课程设计的任务及要求二、课程设计的任务及要求 2.1、课程设计的任务
2、5 2.2、课程设计的要求5 三、校正函数的设计三、校正函数的设计 3.1、校正函数设计的步骤6 3.2、函数的设计部分6 四、用四、用 MATLAB 软件求特征根软件求特征根 4.1、校正前系统传递函数的特征根.10 4.2、校正后系统传递函数的特征根.11 五、系统动态性能指标的分析五、系统动态性能指标的分析 5.1、校正前动态性能指标的分析.12 5.2、校正后动态性能指标的分析.16 六、系统根轨迹的分析六、系统根轨迹的分析 6.1、校正前系统根轨迹分析.20 6.2、校正后系统根轨迹分析.21 七、七、系统的幅相特性系统的幅相特性 7.1、校正前系统的幅相特性.23 7.2、校正后系
3、统的幅相特性.24 八、八、系统的对数幅频特性和对数相频特性系统的对数幅频特性和对数相频特性 8.1、校正前系统的对数幅频特性和对数相频特性.25 8.2、校正后系统的对数幅频特性和对数相频特性.27 九、总结九、总结29 参考文献参考文献29 3 绪论绪论 在控制工程中用得最广的是电气校正装置，它不但可应用于电的控制系统， 而且通过将非电量信号转换成电量信号，还可应用于非电的控制系统。控制系统 的设计问题常常可以归结为设计适当类型和适当参数值的校正装置。 校正装置可 以补偿系统不可变动部分（由控制对象、执行机构和量测部件组成的部分）在特 性上的缺陷，使校正后的控制系统能满足事先要求的性能指标
4、。常用的性能指标 形式可以是时间域的指标， 如上升时间、 超调量、 过渡过程时间等 （见过渡过程） ， 也可以是频率域的指标，如相角裕量、增益裕量（见相对稳定性） 、谐振峰值、 带宽（见频率响应）等。 按校正装置在控制系统中的连接方式，校正方式可分为串联校正和并联校 正。如果校正装置(传递函数用 Gc(s)表示)和系统不可变动部分(其传递函数用 G0(s)表示)按串联方式相连接，即称为串联校正。如果校正装置连接在系统的一 个反馈回路内,则称为并联校正或反馈校正。一般说来，串联校正比并联校正简 单。但是串联校正装置常有严重的增益衰减，因此采用串联校正往往同时需要引 入附加放大器，以提高增益并起隔
5、离作用。对于并联校正，信号总是从功率较高 的点传输到功率较低的点，无须引入附加放大器，所需元件数目常比串联校正为 少。在控制系统设计中采用哪种校正，常取决于校正要求、信号性质、系统各点 功率、可选用的元件和经济性等因素。 4 一、课程设计应达到的目的一、课程设计应达到的目的 1.1、课程设计的题目 已知单位负反馈系统的开环传递函数 0 () (1)(0.251) K G S S SS ，试用频 率法设计串联校正装置，要求校正后系统的静态速度误差系数 1 v K5s ，系 统的相角裕度 0 45，校正后的剪切频率2 C rads 1.2、课程设计的目的 1）掌握自动控制原理的时域分析法，根轨迹法
6、，频域分析法，以及各种补 偿（校正）装置的作用及用法，能够利用不同的分析法对给定系统进行性能分 析，能根据不同的系统性能指标要求进行合理的系统设计，并调试满足系统的 指标。 2）学会使用 MATLAB 语言及 Simulink 动态仿真工具进行系统仿真与调试。 5 二、课程设计的任务及要求课程设计的任务及要求 2.1、课程设计的任务 设计报告中，根据给定的性能指标选择合适的校正方式对原系统进行校正 （须写清楚校正过程） ，使其满足工作要求。然后利用 MATLAB 对未校正系统 和校正后系统的性能进行比较分析，针对每一问题分析时应写出程序，输出结果 图和结论。最后还应写出心得体会与参考文献等。 2.2、课程设计的要求 1）首先， 根据给定的性能指标选择合适的校正方式对原系统进行校正，使 其满足工作要求。 要求程序执行的结果中有校正装置传递函数和校正后系统开环 传递函数，校正装置的参数 T，等的值。 2)利用 MATLAB 函数求出校正前与
