1、 自动控制原理自动控制原理 课程设计报告课程设计报告 题题 目：目： 基于基于频率法频率法串联超前校正课题设计串联超前校正课题设计 专专 业：业： 自动化自动化 班班 级：级： 姓姓 名：名： 指导教师：指导教师： 2017 年 6 月 4 日 I 任务书任务书 课题名称课题名称 基于基于串联超前校正课题设计串联超前校正课题设计 指导教师（职称）指导教师（职称） 执行时间执行时间 20162017 学年学年 第二学期第二学期 第第 15 周周 设计目的设计目的 1. 掌握控制系统设计与串联超前校正的步骤和方法。 2. 掌握对原系统进行分析，绘制原系统的单位阶跃响 应。 3. 掌握利用 Matl
2、ab 对控制系统分析的能力 4. 提高对控制系统的设计和分析能力。 5. 熟练对系统的辨识 设计要求设计要求 （1）绘制原系统的 Bode 图，确定原系统的幅值裕度和相角 裕度。 ； （2）绘制原系统的 Nyquist 曲线； （3）绘制原系统的根轨迹； （4）设计校正装置，绘制校正装置的 Bode 图； （5）绘制校正后系统的 Bode 图、确定校正后系统的幅值裕 度和相角裕度； （6）绘制校正后系统的单位阶跃响应曲线； （7）绘制校正后系统的 Nyquist 曲线，绘制校正后系统的根 轨迹； （8）写出校正后的传递函数。 II 摘摘 要要 在科技日益进步的今天， 随着电子计算机技术的应用和
3、发展， 在众多高科技级数领域 中， 自动控制技术具有特别重要的作用。 自动控制技术的研究有利于将人类从复杂危险繁 琐的劳动环境中解放出来并大大提高控制效率。 自动控制是指在没有人直接参与的情况下， 利用外加的设备或装置， 使机器、 设备或生产过程的某个工作状态或参数自动的按照预定 的规律运行，本次课程设计采用串联超前校正装置来对已有系统进行校正。 是利用超前网络或 PD 控制器的相角超前特性。 只要正确的将超前网络的交接频率 1/ （aT）和 1/T 选在待校正系统的截止频率的两旁，并适当选择参数 a 和T 就可以是已校正 系统的截止频率和相角裕度满足性能指标的要求， 从而改善闭环系统的动态性
4、能。 闭环系 统的稳定性能要求，可通过选择已校正系统的开环增益来保证。 当系统稳态性能较好而动态性能不符合要求时， 可采用超前校正， 超前校正的特点是： 主要对未校正系统的中频段进行校正，使校正后的中频段斜率为一 20dB/dec，具有足够 大的相角裕度，动态过程超调量下降，超前校正会使系统的相应速度变快。宽带增大，但 是系统的高频噪声的能力变差。 所以在选用校正方法的时候需要分清情况， 使用不同的校 正方法。 本文首先通过对未校正的已知单位负反馈系统的开环传递函数进行分析， 得知系统需 要校正才能才能满足要求，根据分析的结果，又考虑到常用的校正方式有串联校正、反馈 校正、 前馈校正和复合校正
5、四种， 经综合考虑最终选取串联超前校正。 之后通过理论计算， 得出校正装置参数。 根据校正装置参数，用 MATLAB 编写相应程序，使用 Simulink 工具箱进行仿真，得出 校正后的系统满足设计要求，最后通过仿真分析了非线性环节对系统的影响。 关键词：关键词： 超前校正; MATLAB; 非线性环节 ; Simulink 仿真 III Abstract In todays increasingly progress of science and technology, with the application and development of computer technology,
6、in the field of many high-tech series, has a special important role in automatic control technology.Automatic control technology research makes the human liberated from complex dangerous job environment and greatly improve the efficiency of control.Automatic control in which there is no people directly involved in the case, the use of additional equipment or device, the machine, device, or a working state of th
