用MATLAB进行控制系统的滞后-超前校正设计.docx

课程设计任务书

学生姓名：葛福臻专业班级：自动化0805

指导教师：陈跃鹏工作单位：自动化学院

题目:用MATLAB进行控制系统的滞后－超前校正设计

初始条件：已知一单位反馈系统的开环传递函数是

要求系统的静态速度误差系数，。

要求完成的主要任务:（包括课程设计工作量及其技术要求，和说明书撰写等具体要求）

MATLAB作出知足初始条件的最小K值的系统伯德图，计算系统的幅值裕量和相位裕量。

二、前向通路中插入一相位滞后－超前校正，肯定校正网络的传递函数。

3、用MATLAB画出未校正和已校正系统的根轨迹。

4、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、课程设计说明书中要求写清楚计算分析的进程，列出MATLAB程序和MATLAB输出。说明书的格式依照教务处标准书写。

时刻安排:

任务

时间（天）

审题、查阅相关资料

2

分析、计算

3

编写程序

2

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:年月日

摘要

MATLAB是一个包括大量计算算法的集合。其拥有600多个工程中要用到的数学运算函数，能够方便的实现用户所需的各类计算功能。函数中所利用的算法都是科研和工程计算中的最新研究功效，而前通过了各类优化和容错处置。在通常情形下，能够用它来代替底层编程语言，如C和C++。在计算要求相同的情形下，利用MATLAB的编程工作量会大大减少。MATLAB的这些函数集包括从最简单最大体的函数到诸如矩阵，特征向量、快速傅立叶变换的复杂函数。函数所能解决的问题其大致包括矩阵运算和线性方程组的求解、微分方程及偏微分方程的组的求解、符号运算、傅立叶变换和数据的统计分析、工程中的优化问题、运算、复数的各类运算、三角函数和其他初等数学运算、多维数组操作和建模动态仿真等。

这次课程设计就是利用MATLAB对一单位反馈系统进行滞后-超前校正。通过运用MATLAB的相关功能，绘制系统校正前后的伯德图、根轨迹和阶跃响应曲线，并计算校正后系统的时域性能指标。

关键字：超前-滞后校正MATLAB伯德图时域性能指标

目录

TOC\o1-3\h\z\u1滞后-超前校正设计目的和原理 1

滞后-超前校正设计目的 1

滞后-超前校正设计原理 1

2滞后-超前校正的设计进程 3

校正前系统的参数 3

用MATLAB绘制校正前系统的伯德图 3

用MATLAB求校正前系统的幅值裕量和相位裕量 4

num=[10]; 4

用MATLAB绘制校正前系统的根轨迹 5

5

对校正前系统进行仿真分析 5

滞后-超前校正设计参数计算 6

选择校正后的截止频率 6

肯定校正参数、和 6

滞后-超前校正后的验证 7

用MATLAB求校正后系统的幅值裕量和相位裕量 7

用MATLAB绘制校正后系统的伯德图 8

用MATLAB绘制校正后系统的根轨迹 9

用MATLAB对校正前后的系统进行仿真分析 10

3心得体会 12

参考文献 13

用MATLAB进行控制系统的滞后－超前校正设计

1滞后-超前校正设计目的和原理

滞后-超前校正设计目的

所谓校正就是在系统不可变部份的基础上，加入适当的校正元部件，使系统知足给定的性能指标。校正方案主要有串联校正、并联校正、反馈校正和前馈校正。肯定校正装置的结构和参数的方式主要有两类：分析法和综合法。分析法是针对被校正系统的性能和给定的性能指标，第一选择适合的校正环节的结构，然后用校正方式肯定校正环节的参数。在用分析法进行串联校正时，校正环节的结构通常采用超前校正、滞后校正和滞后-超前校正这三种类型。

超前校正通常能够改善控制系统的快速性和超调量，但增加了带宽，而滞后校正能够改善超调量及相对稳固度，但往往会因带宽减小而使快速性下降。滞后-超前校正兼用二者长处，并在结构设计时设法限制它们的缺点。

滞后-超前校正设计原理

滞后-超前校正RC网络电路图如图1所示。

图1滞后-超前校正RC网络

下面推导它的传递函数：

令，则

其中为超前部份的参数，为滞后部份。

滞后-超前校正的频域设计实际是超前校正和滞后校正频域法设计的综合，大体方式是利用滞后校正将