系统仿真结课设计2.doc

PAGE  PAGE 8 MALAB在系统校正中的应用 摘要： 在实际工程控制中，往往需要设计一个系统并选择适当的参数以满足性能指标的要求，或对原有系统增加某些必要的元件或环节（校正环节），使系统能够全面满足性能指标要求，此类问题就称为系统校正与综合，或称为系统设计。系统校正是一个反复试探的过程，需要许多经验的积累。MATLAB/Simulink为系统设计提供了有效手段。以下主要介绍MATLAB/Simulink在系统校正中的应用。 关键字： 系统校正 工程控制 性能指标 校正环节 ABSTRACT: In practical engineering control, it often need to design a system and to choose the appropriate parameters to meet the requirements of the performance indicators, or to add some essential components or links（corrections link）to the existing system.In order to the system can fully satisfy the requirements of the performance indicators. Such problem is called system calibration and synthesis , or system design.System calibration is a repeated process which needs a lot of experience accumulated. Matlab simulink for system design provides effective means. It is mainly the introduction of matlab simulink application in the system calibration. KEYS: system calibration engineering control performance indicators corrections link 引言： 当今的自动控制技术大部分是基于反馈概念的。反馈理论包括三个基本要素：测量、比较和执行。测量关心的是变量，并与期望值相比较，以此误差来纠正和调节控制系统的响应。反馈理论及其在自动控制中应用的关键是做出正确测量与比较后，用于系统的纠正与调节。系统校正就是根据反馈信息，对原有系统增加某些必要的原件或环节，使系统能够全面满足性能指标要求。MATLAB在系统校正中的应用为系统校正提供了有效手段。 正文： 设计控制系统的目的是使控制系统满足特定的性能指标，性能指标与控制精度、相对稳定度、响应速度等因素有关。在设计控制系统时，确定控制系统性能指标是非常重要的工作。 性能指标有多种，不同的设计方法选用的性能指标是不同的，不同的性能指标之间又存在着某些联系，这些都需要确定性能指标时仔细考虑。 控制系统的性能指标按类型可分为:时域性能指标（包括稳??性能指标和动态性能指标）和频域性能指标（包括开环频域指标和闭环频域指标）。 为了使控制系统能满足一定的性能指标，通常需要在控制系统中引入一定的附加装置，称为控制器或校正装置。 根据校正装置的特性，可分为超前校正装置、滞后校正装置和滞后—超前校正装置。 在控制系统设计中，采用的设计方法一般依据性能指标的形式而定。如果性能指标以单位阶跃响应的峰值时间、调节时间等时域特征量给出，那么一般采用根轨迹法进行设计；如果性能指标以相位裕度、幅值裕度等频域特征量给出，那么一般采用频率法进行设计。工程上通常采用频率法进行设计。 频率法又主要分为串联超前校正和滞后校正。 频率法中的串联超前校正是利用校正装置的超前相位在穿越频率处对系统进行相位补偿，以提高系统的相位裕量，同时也提高了穿越频率值，从而改善系统的稳定性和快速性。串联超前校正主要适用于稳定精度不需要改变，暂态性能不佳，而穿越频率附近相位变化平稳的系统。 应用频率法进行串联超前校正的步骤如下： 根据所要求的稳态性能指标，确定系统的开环增益K。 绘制满足由（1）确定的值下的系统Bode图，并求出系统的相角裕量γ0。 确定为使相角裕量达到要求值所需增加的超前相角φc=γ-γ0+ε,其中，γ为要求的相位裕量，是考虑到校正装置影响剪切频率的位置而附加相位裕量，当未校正系统中频段的斜率为-40dB/dec时，取ε=5~15度，当未校正系统中频段的斜率为-60dB/dec时，取ε=5