1、 课程设计报告课程设计报告 题题 目目 控制系统的控制系统的设计与校正设计与校正 - I - 目 录 绪 论 . 1 1 课程设计的目的及题目 . 2 1.1 课程设计的目的 2 1.2 课程设计的题目 2 2 课程设计的任务及要求 . 3 2.1 课程设计的任务 3 2.2 课程设计的要求 3 3 校正函数的设计 . 4 3.1 理论分析 . 4 3.2 具体设计 . 4 4 传递函数特征根的计算 . 8 4.1 校正前系统的传递函数的特征根 8 4.2 校正后系统的传递函数的特征根 8 5 系统动态性能的分析 10 5.1 校正前系统的动态性能分析 . 10 5.2 校正后系统的动态性能分
2、析 . 13 6 系统的根轨迹分析 16 6.1 校正前系统的根轨迹分析 . 16 6.2 校正后系统的根轨迹分析 . 18 7 系统的幅相特性 20 7.1 校正前系统的幅相特性 . 20 7.2 校正后系统的幅相特性 . 21 8 系统的对数幅频特性及对数相频特性 . 22 8.1 校正前系统的对数幅频特性及对数相频特性 22 8.2 校正后系统的对数幅频特性及对数相频特性 23 课程设计总结 . 26 参考文献 . 27 自动控制原理课程设计 绪 论 - 1 - 绪 论 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
3、标。系统校正的常用 方法是附加校正装置。 按校正装置在系统中的位置不同， 系统校正分为串联校正、 反馈校正和复合校正。按校正装置的特性不同，又可分超前校正、 滞后校正和 滞后-超前校正。这里我们主要讨论串联校正。一般来说，串联校正设计比反馈 校正设计简单， 也比较容易对信号进行各种必要的形式变化。 在直流控制系统中， 由于传递直流电压信号，适于采用串联校正；在交流载波控制系统中，如果采用 串联校正，一般应接在解调器和滤波器之后，否则由于参数变化和载频漂移，校 正装置的工作稳定性很差。 串联超前校正是利用超前网络或 PD 控制器进行串联校正的基本原理，是利 用超前网络或 PD 控制器的相角超前特
4、性实现的，使开环系统截止频率 c 增大， 从而闭环系统带宽也增大，使响应速度加快。 在有些情况下采用串联超前校正是无效的，它受以下两个因素的限制： 闭环带宽要求。若待校正系统不稳定，为了得到规定的相角裕度，需要超 前网络提高很大的相角超前量。这样，超前网络的 a 值必须选得很大，从而造成 已校正系统带宽过大，使得通过系统的高频噪声电平很高，很可能使系统失控。 在截止频率附近相角迅速减小的待校正系统，一般不宜采用串联超前校 正。因为随着截止频率的睁大，待校正系统相角迅速减小，使已校正系统的相角 裕度改善不大，很难得到足够的相角超调量。 串联滞后校正是利用滞后网络或 PI 控制器进行串联校正的基本
5、原理，利用 其具有负相移和负幅值的斜率的特点，幅值的压缩使得有可能调大开环增益，从 而提高稳定精度，也能提高系统的稳定裕度。在系统响应速度要求不高而抑制噪 声电平性能要求较高的情况下，可以考虑采用串联滞后校正。此外如果待校正系 统已具备满意的动态性能，仅稳态性能不能满足指标要求，也可以采用串联滞后 校正以提高系统的稳态精度，同时保持其动态性能仍然满足性能指标要求。 自动控制原理课程设计 1 课程设计的目的及题目 - 2 - 1 课程设计的目的及题目 1.1 课程设计的目的 掌握自动控制原理的时域分析法，根轨迹法，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
6、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。 学会使用 MATLAB 语言及 Simulink 动态仿真工具进行系统仿真与调试。 1.2 课程设计的题目 已知单位负反馈系统的开环传递函数 )1125.0)(1( )( 0 sss K sG， 试用频率法 设计串联滞后校正装置，使系统的相角裕量 30，静态速度误差系数 1 10 sK v 。 自动控制原理课程设计 2 课程设计的任务及要求 - 3 - 2 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
