1、目录 控制系统超前校正 1 1 控制系统的超前校正设计 1 1.1 目的 1 1.2 系统参数设计步骤 1 2.校正系统设计 1 2.1. 控制系统的任务要求 . 2 2.2. 校正前系统分析 . 2 2.3. 校正系统的设计与分析 . 3 2.4. 校正前后系统比较 . 6 3.软件仿真 8 3.1 SIMULINK 仿真 . 8 参考文献参考文献 9 自动控制原理课程设计报告 1 控制系统超前校正 1 控制系统的超前校正设计 1.1 目的 （1） 了解串联超前校正环节对系统稳定性及过渡过程的影响； （2） 掌握用频率特性法分析自动控制系统动态特性的方法； （3） 掌握串联超前校正装置的设计
2、方法和参数调试技术； （4） 掌握设计给定系统超前校正环节的方法， 并用仿真技术验证校正环节理论设 计的正确性。 1.2 系统参数设计步骤 （1） 根据给定的系统性能指标，确定开环增益 K。 （2） 利用已确定的开环增益 K 绘制未校正系统的伯德图,在这里使用 MATLAB 软 件来绘制伯德图显得很方便,而且准确。 （3） 在伯德图上量取未校正系统的相位裕度和幅值裕度，在这里可以利用 MATLAB 软件的 margin函数很快计算出系统的相角裕度和幅值裕度并绘制出伯德图。 然后计算为使相位裕度达到给定的指标所需补偿的超前相角 00 其中为给 定的相位裕度指标， 0 为未校正系统的相位裕度，0为
3、附加的角度。 （当剪切率为-20dB 时，0可取5-10 ， 剪切率为-40dB时，0可取10-15 ， 剪切率为-60dB时，0可取15-20 。 ） （4） 取 m ，即所需补偿的相角由超前校正装置来提供，从而求出 m m sin-1 sin1 a 求出 a。 （5） 取未校正系统的幅值为-10lga(dB)时的频率作为校正后系统的截止频率 c 。 为使超前校正装置的最大超前相角出现在校正后系统的截止频率 （6） 由 Ta 1 m 计算出参数 T，并写出超前校正传递函数。 （7）检验指标：绘制系统校正后的伯德图，检验是否满足给定的性能指标。当系 统仍不能满足要求时增大值，从步骤 3 开始重
4、新计算设计参数啊 a 和 T。 2.校正系统设计 自动控制原理课程设计报告 2 )5.01)(05.01( )( sss K sG ss55.0s025.0 6 23 2.1. 控制系统的任务要求 已知一单位反馈系统的开环传递函数如式（2-1） （2-1） 2.2. 校正前系统分析 待校正的系统的开环传递函数为如式（2-2） s5.01s05.01s 6 sG （2-2） 可以用 MATLAB 画出该最小相位系统的伯德图。程序如下： num=6; den=0.025 0.55 1 0; bode(num,den); Grid 从而得到未校正系统的伯德图，如图 2-1。 图 2-1 校正前系统的
5、伯德图 自动控制原理课程设计报告 3 利用软件MATLAB中的 margin函数又可以很方便的地得出系统未校正的相角裕度 和幅值裕度。程序如下： num=6; den=0.025 0.55 1 0; margin(num,den); 从而得到图 2-2，从中可以知道系统的的幅值裕度和相角裕度。 图 2-2 校正前系统的相角裕度和幅值裕度 从图 2-2 中，得知系统未校正前如下 相角裕度 r =23.3 穿越频率 wg =6.32 截止频率 wc =3.17 2.3. 校正系统的设计与分析 由于给定的相位裕度指标为 0 45，未校正系统的相位裕度为 0 0 3.23，不妨设附加 角度为 =15.
6、3，则可以得到式（2-3） （2-3） 0 0 37- 自动控制原理课程设计报告 4 s112.01 s448.01 1 1 Ts aTs saG c 0.5s)0.05s)(1s)(1112.01( s)448.01(6 )(s)G s sG c ssss 234 662.00866.00028.0 2.688s6 取 m ，从而求出 m m sin-1 sin1 a 求出 a （2-4） 设校正后的截至频率 c=m lga10-17.3lg-lg40 m ）（ 48.4 m rad/s 112.0 48.42 1 a 1 T m s 所以可得超前网络传递函数为（2-5） （2-5） 为了补偿无源超前网络产生的增益衰减，放大器的增益需要提高 4 倍，否则不能保 证稳态误差要求 加入校正环节之后的传递
