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1、实验四、控制系统校正实验1试验目的1) 学习并掌握 Matlab 控制系统的简单使用方法2) 掌握控制系统校正方法，尤其是相位超前校正、滞后校正3) 掌握控制系统校正的基本机理，尤其是各种校正方法对控制系统性能的影响2验仪器系统安装有 matlab 软件的计算机实验系统3 实验内容下图为一控制系统的方框图。200s(0.05 s + l)(0.0125s +1)H(s)为检其中G (s)为调节器；G(s)系统被控部分G(s)=c测传感器，H(s)=1设计G (s)实现：1相位超前校正(要求在原幅值剪切频率处实现60度相位裕量)；2.C相位滞后校正(要求校正环节转角频率在原幅值剪切频率的1/10
2、和1/100)； 3根据以上两 种校正结果分别求闭环截至频率(见在实验报告中的“给出校正后系统闭环波德图并示出频 带宽度”项)。4 实验步骤1) 写出系统开环传递函数；2) 打开 matlab3) 建立*.m文件4) 编制程序(主要指令:tf、bode、margin、bandwidth、feedback;注释用“%”开头)5) 运行所编制程序6) 运行结果记录5) 存储所编制程序5. 结果分析和实验报告1) 给出校正前系统波德图，并分析其稳定性校正前系统伯德图程序：s1=tf(200,0.000625 0.0625 1 0);bode(s1)Gm,Pm=margin(s1)margin(s1)
3、 校正前系统伯德图：Bode DiagramGm = -6.02 dB (at 40 rad/s), Pm = -15 de-g (at 55.-G rad/s)-270 L 1_ -*恂。101102103104Frequency (rad/s)由图可知：系统的相位裕量和幅值裕量都小于0，故系统不稳定。2) 进行相位超前校正： 给出相位超前校正环节的传递函数及波德图： 相位超前校正环节的传递函数：厂0.13674s +1G =0.002365s +1相位超前校正环节程序：s2=tf(0.13674 1,0.002365 1)bode(s2)Gm,Pm=margin(s2)margin(s2)
4、 相位超前校正环节的伯德图：Bode DiagramGm = Inf, Pm = -180 deg (at 0 nad/&)106岂CUSELO:Frequeincy (rads 给出校正后系统开环波德图 校正程序：s1=tf(200,0.000625 0.0625 1 0);s2=tf(0.13674 1,0.002365 1) s=s1*s2bode(s) Gm,Pm=margin(s) margin(s)校正后系统开环伯德图：Bode DiagramGm = 0.82 dB (at 200 rad/s, Pm = 2.12 deg (at 191 rad/s1011010189 山 Pn
5、l-UBE 至 6山 p)OJ5KiLIa.Frequen* (rad/s)-&(8P)皿pni一匚黑乏oa-9S&=1 bljp)曲妙二匚 给出校正后系统闭环波德图并示出频带宽度 校正程序： s1=tf(200,0.000625 0.0625 1 0); s2=tf(0.13674 1,0.002365 1) s=s1*s2 s3=s/(s+1) margin(s3) fb=bandwidth(s3)校正后系统闭环伯德图：Bode- DiagramGm = -20.1 dES (at 200 rad/s), Pm = -24.5 deg (at 2&3 rad/s) 50-270 | | |
6、10 101 102 103Frequency (rad/ s)频带宽度：fb =285.99173) 进行相位滞后校正： 给出相位滞后校正环节的传递函数及波德图：相位滞后校正环节的传递函数：八 0.1798s +11.7985s +1相位滞后校正程序：s2=tf(0.1798 1,1.7985 1)bode(s2)Gm,Pm=margin(s2) margin(s2)相位滞后校正环节的伯德图：Bode Diao ramGm = Inf, Pn - -1 SO d&g (at 0 rad/s)忌p)駅raLIQ-tinw3IO11O1 给出校正后系统开环波德图 校正程序： s1=tf(200,
7、0.000625 0.0625 1 0); s2=tf(0.1798 1,1.7985 1) s=s1*s2bode(s)Gm,Pm=margin(s) margin(s) 校正后系统开环伯德图HmpnuuBC 丘mCJp】CJEBLIdBod Diagram-1B010050-50-100-150-90Gm = 10.7 dB (at 33,2 rad/e. Pm = 22.7 deg (ati 16.1 radfe)Frequisncy (rad/s)- 给出校正后系统闭环波德图并示出频带宽度 校正程序： s1=tf(200,0.000625 0.0625 1 0);s2=tf(0.179
8、8 1,1.7985 1)s=s1*s2s3=s/(s+1)margin(s3)fb=bandwidth(s3)校正后系统闭环伯德图：Bode DiagramGm - 7.72 dB (at 33.2 rad/s, Pm - 21.7 deg (at 24.4 rad/s)50 1B 1 ! 1 8 !-2701010 101 10z 103Frequency (rad/s)频带宽度：fb =27.34764）对比以上实验，对实验结果进行分析：（分析校正后系统稳定性变化、带宽的变化及响应 速度变化）开环：校正前校正后f=192Hz Pm=2.2Gm=0.82f=16.1HzPm=22.7Gm=10.7闭环：校正前校正后f=264Hz Pm=-24.5Gm=-20.1f=24.4HzPm=21.7Gm=7.72校正前系统不稳定，相位超前滞后校正后系统变得稳定。超前校正带宽变宽，响应速度 变快，滞后校正带宽变窄，响应速度变慢。
