自动控制课程设计--串联滞后校正装置设计

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1、 1 1 1 设计目的设计目的2 2 2 2 设计内容与条件设计内容与条件2 2 2.1 2.1 设计内容设计内容2 2 2.2 2.2 设计条件设计条件2 2 3 滞后校正特性及设计一般步骤滞后校正特性及设计一般步骤2 2 3.1 3.1 滞后特性校正滞后特性校正2 2 3.23.2 滞后校正设计一滞后校正设计一般步骤般步骤3 3 4 4 校正系统分析校正系统分析3 3 4.14.1 校正参数确定校正参数确定3 3 4.24.2 校正前后系统特征根及图像校正前后系统特征根及图像6 6 4.3 4.3 函数动态性能指标及其图像函数动态性能指标及其图像1010 4.44.4 系统校正前后根轨迹及

2、其图像系统校正前后根轨迹及其图像1111 4.5 Nyquist4.5 Nyquist 图图1212 4.6 Bode4.6 Bode 图图1515 5 5 设计心得体会设计心得体会1717 6 6 设计主要参考文献设计主要参考文献1818 2 串联滞后校正装置设计串联滞后校正装置设计 1 1、设计目的：、设计目的： 1) 了解控制系统设计的一般方法、步骤。 2) 掌握对系统进行稳定性分析、稳态误差分析以及动态特性分析的方法。 3) 掌握利用 MATLAB 对控制理论内容进行分析和研究的技能。 4) 提高分析问题解决问题的能力。 2 2、设计内容与条件：、设计内容与条件： 2.12.1 设计内

3、容：设计内容： 1) 阅读有关资料。 2) 对系统进行稳定性分析、稳态误差分析以及动态特性分析。 3) 绘制根轨迹图、Bode 图、Nyquist 图。 4) 设计校正系统，满足工作要求。 2.22.2 设计条件：设计条件： 已知单位负反馈系统的开环传递函数 0 K G (S) S(0.0625S1)(0.2S1) ， 试用频率法设计 串联滞后校正装置，使系统的相位裕度 0 50，静态速度误差系数 1 v K40s ，增 益欲度17dB。 3、滞后校正特性及设计一般步骤：、滞后校正特性及设计一般步骤： 3.1 滞后特性校正：滞后特性校正： 滞后校正就是在前向通道中串联传递函数为)(sG c 的

4、校正装置来校正控制系 统，)(sG c 的表达式如下所示。 1, 1 1 )( a Ts aTs sG c 其中，参数 a、T 可调。滞后校正的高频段是负增益，因此，滞后校正对系统中 高频噪声有削弱作用，增强了抗干扰能力。可以利用滞后校正的这一低通滤波所 造成的高频衰减特性，降低系统的截止频率，提高系统的相位裕度，以改善系统 的暂态性能。 滞后校正的基本原理是利用滞后网络的高频幅值衰减特性使系统截止频率 下降， 从而使系统获得足够的相位裕度。 或者， 是利用滞后网络的低通滤波特性， 3 使低频信号有较高的增益，从而提高了系统的稳态精度。 可以说，滞后校正在保持暂态性能不变的基础上，提高开环增益。也可以等 价地说滞后校正可以补偿因开环增益提高而发生的暂态性能的变化。 3.23.2 滞后校正设计一般步骤：滞后校正设计一般步骤： 1） 根据稳态误差要求，确定开环增益 K。 2） 利用确定好的开环增益 K，绘制未经校正系统的伯德图，确定未校正系 的幅值穿越频率 1c ，相位裕量和增益裕量 GM。 3）根据相角裕度要求 ，确定已校正系统的截止频率 2c 。在 2c 处，原 系统的相位为