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1、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丫 n450 ,幅值裕量 h 10dB.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， 并确定装置的各参数值。（3） 用 MATLAB 画出未校正和已校正系统的根轨迹。（4）
2、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。（5） 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（或责任教师 ）签名：年月目录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 5
3、6 滞后校正过程 87 用 simulink 仿真 138 设计总结 16参考文献 17.下载可编辑.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
4、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.下载可编辑.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
5、,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y 450 ,幅值裕量 h 10dB.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E 1 e(1
6、) 根据开环传递函数得匚(S )二,SS =1 + GsHs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Y和剪切频率c(3) 根据相位裕度丫的要求，计算出滞后校正装置的参数a和T。即得校正装 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y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。G(s)=10s(s + 1)(0. 1s + 1)校正前的 bode 图， 如图 1源程序：num = 1
7、00;den=1,11,10,0;margin(num,den);grid;图 1 校正前的 bode 图口君一由图 1 得出：幅值裕度为 0.828db相位裕度为 1.58deg幅值截止频率 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 = 1 11 10 0;rlocus(num,den)-25-35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0 5 10 15 Real Axis (seconds -1)Root Locus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(100,1 11 1
8、0 0 );G1=feedback(G,1);t=0:0.01:100;step(G1,t);gridxlabel(t);ylabel(c(t)Step Response图 3 校正前单位阶跃响应图5 超前校正过程(1)-450幅值裕度 h=23.210db用滞后校正装置符合设计题目的要求。校正后的根轨迹，如图 9源程序:num = 1633 100;den = 228.2 2511.2 2293 10 0;rlocus(num,den)图 9 校正后的根轨迹图校正后的单位阶跃响应，如图10源程序: G=tf(1633 100,228.2 251.2 2293 10 0);G1=feedback(G,1);t=0:0.1:100;step(G1,t);gridxlabel(t);ylabel(c(t);title( 校正后单位阶跃响应)Si 印 Re-sponssIiiiiiiiirr r - - r -ttt- T- .- -TJ I2 Rwaifl 20304凶 创 丹 M 旳 1OTTins iseconds)图 10 校正后的单位阶跃响应图Bode DiagramFrequency (rad/s
