自动控制原理课程设计---对未知系统的串联超前校正

1、对未知系统的串联超前校正 1 对未知系统的串联超前校正 摘要摘要 本文首先通过对未校正系统进行分析，得知系统需要校正才能满足要求。根 据分析的结果，采用串联超前校正。然后通过理论计算，得出校正装置的参数。 用 Matlab 编写 M 文件，使用 Simulink 工具箱进行仿真，得出校正后的系统满足 设计的要求。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：超前校正超前校正 Matlab SimulinkMatlab Simulink 仿真仿真 非线性环节非线性环节 引言引言 在进行系统设计时， 常常遇到初步设计出来的系统不能满足已给出的所有性 能指标要求。这样就得在原系统的基础

2、上采取一些措施，即对系统加以“校正” 。 所谓“校正” ，就是在系统中加入一些其参数可以根据需要而改变的机构或 装置，使系统整个特性发生变化，从而满足给定的各项性能指标。这一附加的装 置称为校正装置。加入校正装置后使未校正系统的缺陷得到补偿，这就是校正的 作用。 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 4 种。 本文主要研究串联校正。 对未知系统的串联超前校正 2 一、一、课程设计内容及要求课程设计内容及要求 1 1、设计内容设计内容 已知单位负反馈系统的开环传递函数 0 K G (S) S(S1) 试用频率法设计串联超 前校正装置，使系统的相角裕量 0 45，在单位斜坡输入下

3、的稳态误差 1 15 erad ，截止频率不低于7.5 rads。 2 2、设计设计要求要求 （1） 画出串联校正结构图，分析所采用的校正类型的理由。 （2） 确定校正装置传函的参数。 （3） 画出校正后的系统 bode 图，并检验系统性能指标。 （4） 提出校正的实现方式及其参数（要求实验实现校正前、后系统并得到的校 正前后的阶跃响应） 。 （5） 在 SIMULINK 中建立系统的仿真模型，在前向通道中分别接入饱和非线性 环节和回环非线性环节，观察分析非线性环节对系统性能的影响。 二二、系统的分析以及校正、系统的分析以及校正 首先，确定 0 K。 根据误差 1 e K v ，要求 1 15

4、 erad ，则15 v K。 0 K G (S) S(S1) ， 0 0 00 lim( )lim15 1 v ss K KsG sK s 。取 0 20K 对未知系统的串联超前校正 3 则校正前开环系统传递函数为： 20 G (S) S(S1) 。 1 1、未校正系统的分析未校正系统的分析 （1）绘制未校正系统的零极点图： 用 Matlab 软件编写M 文件， 绘出校正前系统的开环与闭环零极点图如图 1、 （程序见附录） ： 图一 对未知系统的串联超前校正 4 图二 闭环传递函数为： 由闭环零极点图可以看出：系统的极点在左半平面，故该系统是稳定的。 （2）绘制根轨迹图： 用 Matlab 软件编写 M 文件绘制出根轨迹图如图 3（程序见附录） ： 对未知系统的串联超前校正 5 图三 由根轨迹图可以看出来，当开环增益从零到无穷大时，根轨迹始终在左半平 面，故该系统对所有的 0 K都是稳定的。当 0 00.25K时，根轨迹在实轴上，系 统的响应幅值单调减小；当 0 0.25K时，极点为一对共轭复