单位负反馈系统的校正装置设计

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1、武汉理工大学《自动控制原》理课程设计说明书课程设计题目:单位负反馈系统的校正装置设计初始条件：已知某控制系统结构如图所示，要求设计校正环节Gc（s），使系统对于阶跃输入的稳态误差为0，使系统校正后的相角裕量，幅值裕量.R(t)--要求完成的主要任务:（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）（1）用MATLAB作出原系统的系统伯德图，计算系统的幅值裕度和相位裕度。（2）在系统前向通路中插入一校正装置，确定校正网络的传递函数，并用MATLAB进行验证。给出所设计的校正装置电路图，并确定装置的各

2、参数值。（3）用MATLAB画出未校正和已校正系统的根轨迹。（4）用Matlab对校正前后的系统进行仿真分析，画出阶跃响应曲线，计算其时域性能指标。武汉理工大学《自动控制原》理课程设计说明书（1）对上述任务写出完整的课程设计说明书，说明书中必须进行原理分析，写清楚分析计算的过程及其比较分析的结果，并包含Matlab源程序或Simulink仿真模型，说明书的格式按照教务处标准书写。时间安排：任务时间（天）指导老师下达任务书，审题、查阅相关资料2分析、计算2编写程序1撰写报告2论文答辩1指导教师签名：年月日系主任

3、（或责任教师）签名：年月日武汉理工大学《自动控制原》理课程设计说明书目录1设计题目12要求完成的主要任务13设计的总体思路14用MATLAB作出原系统的系统伯德图和根轨迹25超前校正过程46滞后校正过程67用simulink仿真108设计总结13参考文献14武汉理工大学《自动控制原》理课程设计说明书摘要在科技高速发展的今天，自动控制技术已广泛运用于制造，农业，交通，航空航天等众多部门，极大的提高了社会劳动生产率，改善了人们的劳动环境，丰富和提高了人民的生活水平，在今天的社会生活中，自动化装置已经无所不在，为人

4、类文明的进步作出了重要贡献，自动控制系统的课程设计就是检验我们学过知识扎实程度的好机会，也让我们的知识体系更加系统，更加完善。在不断学习新知识的基础上得到动手能力的训练，启发新思维及独立解决问题的能力，提高设计、装配、调试能力。如果系统设计要求满足性能指标属频域特征量，则通过采用频域校正方法。在开环系统对数频率特性基础上，满足稳态误差、开环系统截止频率和相角裕度等要求出发，进行串联校正的方法。在bode图上虽然不能严格定量的给出系统的动态性能，但是却能方便的根据频域指标确定校正装置的形式和参数，特别是对校正系

5、统的高频特性有要求时，采用频率校正较其他方法更方便。串联滞后校正-超前校正，其基本原理是利用滞后超前网络的超前部分来郑大系统的相角裕度，同时利用滞后部分来改善系统的稳定性能。关键词：控制系统，校正，传递函数，频率，幅值相武汉理工大学《自动控制原》理课程设计说明书单位负反馈系统的校正装置设计1设计题目已知某控制系统结构如图所示，要求设计校正环节Gc（s），使系统对于阶跃输入的稳态误差为0，使系统校正后的相角裕量，幅值裕量.R(t)--2要求完成的主要任务(1)用MATLAB作出原系统的系统伯德图，计算系统的幅值

6、裕度和相位裕度。(2)在系统前向通路中插入一校正装置，确定校正网络的传递函数，并用MATLAB进行验证。(3)用MATLAB画出未校正和已校正系统的根轨迹。(4)对上述任务写出完整的课程设计说明书，说明书中必须进行原理分析，写清楚分析计算的过程及其比较分析的结果，并包含Matlab源程序或Simulink仿真模型。3设计的总体思路(1)根据开环传递函数得E（s）=，ess=得ess=0(2)根据开环传递函数画出bode图和根轨迹图，求出幅值裕度和相位裕度。从图上看出校正前系统的相位裕度和剪切频率。(3)根据相

7、位裕度的要求，计算出滞后校正装置的参数a和T。即得校正装13武汉理工大学《自动控制原》理课程设计说明书置的传递函数，然后得到校正后系统的开环传递函数。(4)验证已校正系统的相位裕度和幅值裕度h。4用MATLAB作出原系统的系统伯德图和根轨迹根据开环传递函数画出bode图以及根轨迹，得出幅值裕度和相位裕度。校正前的bode图，如图1源程序：num=100;den=[1,11,10,0];margin(num,den);grid;图1校正前的bode图由图1得出：幅值裕度为0.828db相位裕度为1.58deg幅

8、值截止频率Wcg=3.16rad/s相位截止频率Wcp=3.01rad/s校正前的根轨迹图如下源程序：num=[100];den=[111100];rlocus(num,den)13武汉理工大学《自动控制原》理课程设计说明书图2校正前的根轨迹图单位阶跃响应分析如图3源程序:G=tf([100],[111100]);G1=feedback(G,1);t=0:0.01:100;step(G1,t);gr