自控原理超前滞后校正

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1、自控原理课程设计定常系统的频率法超前校正1问题描述用频率法对系统进行校正，是利用超前校正网络的相位超前特性来增大系统的相位裕量，从而提高系统的稳定性，致使闭环系统的频带扩展，以达到改善系统暂态响应的目的。但系统频带的加宽也会带来一定的噪声干扰，为了系统具有满意的动态性能，高频段要求幅值迅速衰减，以减少噪声影响。2设计过程和步骤2.1题目已知单位反馈控制系统的开环传递函数：设计超前校正装置，使校正后系统满足：2.2计算校正传递函数（1）根据稳态误差的要求，确定系统的开环增益K则解得（2）由于开环增益,在MATLAB中输入以下命令：z=[

2、];p=[0,-10,-100];k=100000;[num,den]=zp2tf(z,p,k);-7-自控原理课程设计[mag,phase,w]=bode(num,den);margin(mag,phase,w);则可得未校正系统的伯德图如图1所示：图1校正前系统的伯德图由图中可以看出相位裕量角为（3）谐振峰值为，给定系统的相位裕量值，由于未校正系统的开环对数幅频特性在剪切频率处的斜率为，一般取，在这里取为10,超前校正装置应提供的相位超前量，即:是用于补偿因超前装置的引入，使系统的剪切频率增大而增加的相角迟后量。（4）根据所确定的

3、最大相位超前角，按下式计算相应的-7-自控原理课程设计（5）计算校正装置在处的幅值。由于校正系统的对数幅频特性图，求得其幅值为处的频率，该频率就是校正后系统的开环剪切频率，即（6）确定校正网络的转折频率和、，（7）画出校正后系统的伯德图，并验算相应的相位裕量是否满足要求？如果不满足，则改变值，从步骤（3）开始重新进行计算。超前校正装置的传递函数为：经过校正的传递函数为：-7-自控原理课程设计图2校正后系统的伯德图3软件仿真实验结果及分析(1)在MATLAB/SIMULINK环境下搭建仿真模型进行仿真。其模型图如图3所示：图3用simu

4、link搭建的系统组态图(2)将校正前后的阶跃响应曲线虎仔同一个坐标系下（以便校正结果的比较），并记录校正前后系统的时域指标。图4为校正后的仿真图：-7-自控原理课程设计图4校正前后的系统仿真图(3)在同一坐标系下画出校正前后的Bode图（以便校正结果的比较），并记录校正前后系统的相角裕量和幅值裕量。图5校正前后bode图4硬件物理实验结果及分析-7-自控原理课程设计4．1超前校正网络的伯德图为:10lg20lgω0L(ω)图6超前校正网络的伯德图4.2电路实现模拟校正前后的电路模拟图如图7和图8所示：图7校正前电路模拟图-7-自控原

5、理课程设计图8校正后电路模拟图5思考：(1)超前校正对改善系统性能有什么作用？什么情况下不宜采用超前校正？答：超前校正是通过其相位超前特性来改善系统的品质；超前校正增大了系统的相位裕量和截止频率（剪切频率），从而减小瞬态响应的超调量，提高其快速性；超前校正对提高稳态精度作用不大；超前校正适用于稳态精度已经满足、但瞬态性能不满足要求的系统。当未校正系统的相角在所需剪切频率附近向负相角方面急剧减小时，采用串联校正环节效果不大；或者当需要超前相角的数量很大时，超前校正的网络的系数α值需选择很小，从而使系统的带宽过大高频噪声能顺利通过系统。以

6、上两种情况不宜采用串联超前校正。（2）是否有其他形式的校正方案？答：校正装置的连接方式：(1)串联校正；(2)顺馈校正；(3)反馈校正。其中串联校正又包括串联超前校正、串联滞后校正和串联超前滞后校正。（3）分析校正前后系统的阶跃响应和Bode图，说明校正装置对系统性能的作用。答：增加开环频率特性在剪切频率附近的正相角，从而提高了系统的相角裕度；减小对数幅频特性在幅值穿越频率上的负斜率，从而提高了系统的稳定性；提高了系统的频带宽度，从而提高了系统的响应速度；-7-自控原理课程设计不影响系统的稳态性能。但若原系统不稳定或稳定裕量很小且开环

7、相频特性曲线在幅值穿越频率附近有较大的负斜率时，不宜采用相位超前校正；因为随着幅值穿越频率的增加，原系统负相角增加的速度将超过超前校正装置正相角增加的速度，超前网络就起不到补偿滞后相角的作用了。6心得体会经过几天的尝试和学习，我对matlab这个软件的认识又多了一些，知道了matlab的特点和用法，以前以为学完这门课就结束了，就懂了，没有考虑到自己能否在实际情况下做出一个需要的东西，这次课程设计可大大的提醒了我，眼高手低，真的不可取，在以后的学习中，我应该对学过只知识的锻炼和实现多重视一点。Matlab是一个非常强大的软件，MATLA

8、B的应用范围非常广，包括信号和图像处理、通讯、控制系统设计、测试和测量、财务建模和分析以及计算生物学等众多应用领域。附加的工具箱（单独提供的专用MATLAB函数集）扩展了MATLAB环境，以解决这些应用领域内特定类型的问