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1、中北大学信息商务学院自动控制理论综合实验任务书2013/2014学年第二学期系别：自动控制专业：自动化学生姓名：学号：综合实验题目：控制系统的计算机辅助校正技术起迄日期：6月16日～6月27日综合实验地点：中北大学信息商务学院指导教师：赵耀霞系主任：王忠庆下达任务书日期:2014年6月16日综合实验任务书1.1．设计目的：2.了解串联校正装置在实际控制系统中的应用；3.熟悉串联校正装置对线性系统稳定性和动态特性的影响；4.掌握串联校正装置的设计方法和参数调试技术；5.学会使用MATLAB对系统进行计算机辅助分析与设计。2．设计内容和要求（包括原始数据、技术参数、条件、设计要求等）：五、设
2、单位反馈系统被控对象的传递函数为（ksm7）1、画出未校正系统的根轨迹图，分析系统是否稳定。2、对系统进行串联校正，要求校正后的系统满足指标：（1）在单位斜坡信号输入下，系统的速度误差系数=10。（2）系统对阶跃响应的超调量Mp<25%,系统的调节时间Ts<15s3、分别画出校正前，校正后和校正装置的幅频特性图。4、给出校正装置的传递函数。计算校正后系统的剪切频率Wcp和-p穿频率Wcg。5、分别画出系统校正前、后的开环系统的奈奎斯特图，并进行分析。6、应用所学的知识分析校正器对系统性能的影响（自由发挥）。3．设计工作任务及工作量的要求〔包括课程设计计算说明书(论文)、图纸、实物样品等〕
3、：1.采用设计方法为频率响应法2.用MATLAB绘制相关Bode图，从图上确定相角裕度、幅值裕度、截止频率和闭环极点等；3.用MATLAB绘制校正后系统的单位阶跃响应曲线，以对设计结果进行仿真和检验；4.选择多组参数，对设计结果进行比较；5.撰写实验报告，要求系统分析和设计步骤及说明，图形绘制清晰，设计结果分析4．主要参考文献：1.赵景波.Matlab控制系统仿真与设计.机械工业出版社2.王划一.自动控制原理.国防工业出版社5．设计成果形式及要求：综合实验报告1份6．工作计划及进度：2014年6月16日-5月17日熟悉题目，收集整理资料,6月18日—6月26日设计并撰写实验报告6月27日
4、答辩系主任审查意见：签字：年月日中北大学信息商务学院自动控制理论综合实验报告2013/2014学年第二学期学生姓名：学号：系别：自动控制专业：自动化题目：控制系统的计算机辅助校正技术指导教师：赵耀霞2014年6月16日实验内容由稳态误差要求，求系统开环增益K。根据自动控制理论和题目要求，由速度误差系数定义并有所以，原系统开环增益K=40。则被控对象的传递函数为（1）系统的根轨迹图Matlab程序如下：>>G=tf(40,[conv([1,1],[1,2]),0]);>>rlocus(G);>>grid>>title('Root_LocusPlotofG(s)=[40/s(s+1)(s+2
5、)]')>>xlabel('RealAxis')>>ylabel('ImagAxis')（2）对系统进行串联校正：绘制系统校正前的Bode图和闭环系统单位阶跃响应曲线，并计算校正前系统的增益裕量Gm、相位裕量Pm、剪切频率。绘制系统校正前Bode图的MATLAB程序如下：G=tf(40,[conv([1,1],[1,2]),0]);figure(1)margin(G)figure(2)step((feedback(G,1)),5)上述程序运行后，得到系统校正前的Bode图和闭环系统单位阶跃响应曲线分别如图1和图2所示。校正前系统的增益裕量Gm=-16.5dB、相位裕量Pm=-40.4°、
6、剪切频率=3.19rad/sec。原系统的增益裕量Gm和相位裕量Pm均为负值，系统是不稳定的，阶跃响应曲线也是发散的。图1系统校正前的Bode图图2系统校正前的单位阶跃响应曲线求滞后-超前校正器的传递函数。按滞后-超前校正器的Bode图设计方法和步骤，先计算滞后校正器的参数，然后计算超前校正器的参数，最后绘制原系统与滞后-超前校正器串联后的开环传递函数的Bode图，以及构成单位负反馈控制系统的单位阶跃响应曲线。其MATLAB程序如下：wc2=10;%wc2为可调参数G0=tf(40,[conv([1,1],[1,2]),0]);[Gm,Pm,wc1]=margin(G0);alfa1=9
7、;T1=1/(0.1*wc1);alfat1=alfa1*T1;Gc1=tf([T11],[alfat11])sope=G0*Gc1;num=sope.num{1};den=sope.den{1};na=polyval(num,j*wc2);da=polyval(den,j*wc2);G=na/da;g1=abs(G);L=20*log10(g1);alfa=10^(L/20);T=1/(wc2*(alfa)^(1/2));alfa
