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1、- - - . -word 资料- 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： ) 101. 0)(11 . 0(100G(s)sss 设计超前校正装置，使校正后系统满足： %30%,50,10011ssKc 2.2 计算校正传递函数 （1）根据稳态误差的要求，确定
2、系统的开环增益 K 00lim( )lim100(0.11)(0.011)vssKKsG sssss 则解得100k （2）由于开环增益100k ,在 MATLAB中输入以下命令： 自控原理课程设计 - 1 - z= ; p=0,-10,-100; k=100000; num,den=zp2tf(z,p,k); 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061. 1 （3）谐振峰值为%0.1611.250.4rM ， 给定系统的相位裕量值1arc
3、sin()53.1301rM， 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40/db dec，一般取语言文字应用能力进一步贯彻落实中华人民共和国国家通用语言文字法中共中央国务院关于深化教育改革全面推进素质教育的决定根据上级有关精神结合我校实际特制定本方案一创建目标以创建贵州省毕节市七星关区语言文字规范一体的语言文字工作机制全面增强我校教职工的语言文字规范意识引孩子学说规范的普通话提高教职工的语言文字应用能力真正使普通话和规范汉字成为教育教学的基本用语用字进一步提升师生基本素质提高我校语言文字工作的整查了解情况特别是全校教师普通话测试达标的情况找出存在的问题制订出有针对性的整改措施对校
4、内用字包括各种指示牌标志牌宣传栏标语学习公文校报教案和其他印刷物电子屏自制教学软件书写评语等等进行检查监督对不规范用自控原理课程设计 - 2 - 005 10， 在 这 里 取 为 10, 超 前 校 正 装 置 应 提 供 的 相 位 超 前 量，即:5201.611061. 11301.531m 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）根据所确定的最大相位超前角m，按下式计算相应的 0644. 0sin1sin1mm （5）计算校正装置在mw处的幅值110log。由于校正系统的对数幅频特性图，求得其幅值为110log处的频率，该频率m就是校正后系统的开环
5、剪切频率cw，即76.80mc （6）确定校正网络的转折频率和1、2 4946.200644. 076.8011mT， 2390.3180644. 076.8012mT （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： 10031. 010488. 011)(ssTsTssGc 经过校正的传递函数为： ) 101. 0)(11 . 0)(10031. 0() 1488. 0(100)(ssssssG语言文字应用能力进一步贯彻落实中华人民共和国国家通用语言文字法中共中央国务院关于深化教育改革全面推
6、进素质教育的决定根据上级有关精神结合我校实际特制定本方案一创建目标以创建贵州省毕节市七星关区语言文字规范一体的语言文字工作机制全面增强我校教职工的语言文字规范意识引孩子学说规范的普通话提高教职工的语言文字应用能力真正使普通话和规范汉字成为教育教学的基本用语用字进一步提升师生基本素质提高我校语言文字工作的整查了解情况特别是全校教师普通话测试达标的情况找出存在的问题制订出有针对性的整改措施对校内用字包括各种指示牌标志牌宣传栏标语学习公文校报教案和其他印刷物电子屏自制教学软件书写评语等等进行检查监督对不规范用自控原理课程设计 - 3 - 图 2 校正后系统的伯德图 3 软件仿真实验结果及分析 (1)
7、 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 simulink 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： 语言文字应用能力进一步贯彻落实中华人民共和国国家通用语言文字法中共中央国务院关于深化教育改革全面推进素质教育的决定根据上级有关精神结合我校实际特制定本方案一创建目标以创建贵州省毕节市七星关区语言文字规范一体的语言文字工作机制全面增强我校教职工的语言文字规范意识引孩子学说规范的普通话提高教职工的语言文字应用能力真正使普通话和规范
8、汉字成为教育教学的基本用语用字进一步提升师生基本素质提高我校语言文字工作的整查了解情况特别是全校教师普通话测试达标的情况找出存在的问题制订出有针对性的整改措施对校内用字包括各种指示牌标志牌宣传栏标语学习公文校报教案和其他印刷物电子屏自制教学软件书写评语等等进行检查监督对不规范用自控原理课程设计 - 4 - 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。 -150-100-50050100Magnitude (dB)10-1100101102103104-270-225-180-135-90Pha
9、se (deg)Bode DiagramGm = 0.848 dB (at 31.6 rad/sec) , Pm = 1.61 deg (at 30.1 rad/sec)Frequency (rad/sec)校正后bode图 图 5 校正前后 bode 图 语言文字应用能力进一步贯彻落实中华人民共和国国家通用语言文字法中共中央国务院关于深化教育改革全面推进素质教育的决定根据上级有关精神结合我校实际特制定本方案一创建目标以创建贵州省毕节市七星关区语言文字规范一体的语言文字工作机制全面增强我校教职工的语言文字规范意识引孩子学说规范的普通话提高教职工的语言文字应用能力真正使普通话和规范汉字成为教育教
10、学的基本用语用字进一步提升师生基本素质提高我校语言文字工作的整查了解情况特别是全校教师普通话测试达标的情况找出存在的问题制订出有针对性的整改措施对校内用字包括各种指示牌标志牌宣传栏标语学习公文校报教案和其他印刷物电子屏自制教学软件书写评语等等进行检查监督对不规范用自控原理课程设计 - 5 - 4 硬件物理实验结果及分析 41 超前校正网络的伯德图为: 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 10lg1 20lg1 0 L() 11m 语言文字应用能力进一步贯彻落实中华人民共和国国家通用语言文字法中共中央国务院
11、关于深化教育改革全面推进素质教育的决定根据上级有关精神结合我校实际特制定本方案一创建目标以创建贵州省毕节市七星关区语言文字规范一体的语言文字工作机制全面增强我校教职工的语言文字规范意识引孩子学说规范的普通话提高教职工的语言文字应用能力真正使普通话和规范汉字成为教育教学的基本用语用字进一步提升师生基本素质提高我校语言文字工作的整查了解情况特别是全校教师普通话测试达标的情况找出存在的问题制订出有针对性的整改措施对校内用字包括各种指示牌标志牌宣传栏标语学习公文校报教案和其他印刷物电子屏自制教学软件书写评语等等进行检查监督对不规范用自控原理课程设计 - 6 - 图 8 校正后电路模拟图 5 思考： (
12、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
13、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。 语言文字应用能力进一步贯彻落实中华人民共和国国家通用语言文字法中共中央国务院关于深化教育改革全面推进素质教育的决定根据上级有关精神结合我校实际特制定本方案一创建目标以创建贵州省毕节市七星关区语言文字规范一体的语言文字工作机制全面增强我校教职工的语言文字规范意识引孩子学说规范的普通话提高教职工的语言文字应用能力真正使普通话和规范汉字成为教育教学的基本用语用字进一步提升师生基本素质提高我校
14、语言文字工作的整查了解情况特别是全校教师普通话测试达标的情况找出存在的问题制订出有针对性的整改措施对校内用字包括各种指示牌标志牌宣传栏标语学习公文校报教案和其他印刷物电子屏自制教学软件书写评语等等进行检查监督对不规范用自控原理课程设计 - 7 - 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； 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
15、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，MATLAB 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
16、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题。我想我们不仅仅用到这一次，以后的学习中 matlab会帮助我们简化和实现好多遇到的问题。 语言文字应用能力进一步贯彻落实中华人民共和国国家通用语言文字法中共中央国务院关于深化教育改革全面推进素质教育的决定根据上级有关精神结合我校实际特制定本方案一创建目标以创建贵州省毕节市七星关区语言文字规范一体的语言文字工作机制全面增强我校教职工的语言文字规范意识引孩子学说规范的普通话提高教职工的语言文字应用能力真正使普通话和规范汉字成为教育教学的基本用语用字进一步提升师生基本素质提高我校语言文字工作的整查了解情况特别是全校教师普通话测试达标的情况找出存在的问题制订出有针对性的整改措施对校内用字包括各种指示牌标志牌宣传栏标语学习公文校报教案和其他印刷物电子屏自制教学软件书写评语等等进行检查监督对不规范用
