串联超前校正课程设计

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1、天津城市建设学院课程设计任务书2010—2011学年第2学期电子与信息工程系电气工程及其自动化专业08-1班级课程设计名称：自动控制原理课程设计设计题目：串联超前校正装置的设计完成期限：自2011年5月30日至2011年6月3日共1周设计依据、要求及主要内容：已知单位反馈系统的开环传递函数为：要求校正后系统对单位斜坡输入信号的稳态误差，相角裕度，试设计串联超前校正装置。基本要求：1、对原系统进行分析，绘制原系统的单位阶跃响应曲线，2、绘制原系统的Bode图，确定原系统的幅值裕度和相角裕度。3、绘制原系统的Nyquist曲线。4、绘制原系统的根轨迹。5、设计校正装置，绘制校正

2、装置的Bode图。6、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。7、绘制校正后系统的单位阶跃响应曲线。8、绘制校正后系统的Nyquist曲线。9、绘制校正后系统的根轨迹。指导教师（签字）：教研室主任（签字）：批准日期：2011年5月28日15目录一、绪论…………………………………………………………………………………2二、对原系统进行分析…………………………………………………………………31)绘制原系统的单位阶跃曲线…………………………………………………32)绘制原系统bode图…………………………………………………………33)绘制原系统奈式曲线…………

3、………………………………………………44)绘制原系统根轨迹……………………………………………………………4三、校正系统的确定……………………………………………………………………5四、对校正后的装置进行分析…………………………………………………………51)绘制校正后系统bode图………………………………………………………52)绘制校正后系统单位阶跃响应曲线…………………………………………63)绘制校正后的奈式曲线………………………………………………………74)绘制校正后的根轨迹…………………………………………………………7五、总结……………………………………………………………

4、……………………8六、附图…………………………………………………………………………………9参考文献……………………………………………………………………………1515一绪论所谓校正，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，又可分为PID校正、超前校正、滞后校正和滞后-超前校正。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性采用串联校正装置的

5、优点采用串联超前校正可使开环系统截止频率增大，从而闭环系统带宽也增大，使响应速度加快适用范围应当指出，在有些情况下采用超前校正是无效的，它受以下两个因素的限制：1）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，需要超前网络提供很大的相角超前量。这样，超前网络的a值必须选的很大，从而造成已校正系统带宽过大，使得通过系统的高噪声电平很高，很可能是系统失控。2）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增大，带校正系统相角迅速减小，是以矫正系统的相角裕度改善不大，很难得到足够的相角超前量15二对原系统进行分析Ⅰ绘制原系统的单位

6、阶跃响应已知单位反馈系统的开环传递函数为：要求校正后系统对单位斜坡输入信号的稳态误差，相角裕度，试设计串联超前校正装置。Ⅰ对原系统进行分析，绘制原系统的单位阶跃响应曲线由题意可得：e==0.01取k=1则原开环传递函数…………………….①应用MATLAB仿真绘制响应图如图(1)所示。MATLAB文本如下：校正前单位阶跃响应：num=[100];den=[0.0410];sys=tf(num,den);sys1=feedback(sys,1);t=0:0.01:3;step(sys1,t)holdongridholdoffⅡ原系统BODE图的绘制典型环节分解；惯性环节：W==

7、25rad15由系统BODE图得系统截止频率：=47radγ===0-=-180∞；经MATLAB仿真后的图如图2所示。其仿真文本为：num=[100];den=[0.0410];sys=tf(num,den);margin(sys)holdongridholdoffⅢ奈氏曲线系统开环传递函数标准形式为G（s）=2500/s(s+25)。分析：起点：A(w)=，Φ(w)=-90终点：A(w)=0，Φ(w)=-180。与实轴的交点：经计算得G(jw)=-2500J(Jw-25)/[w(w+625)]所以与实轴无交点应