基于Matlab控制系统Bode图的超前校正设计.doc

PAGE PAGE 1 基于Matlab控制系统Bode图的超前校正设计 目录 TOC \o 1-4 \h \z \u HYPERLINK \l _Toc218773052 1超前校正 1 HYPERLINK \l _Toc218773053 1.1 设计前言 1 HYPERLINK \l _Toc218773054 1.2用频率法设计超前网络的步骤 1 HYPERLINK \l _Toc218773055 1.3 部分所需的Mtalab程序注释 2 HYPERLINK \l _Toc218773056 2 设计过程及计算 3 HYPERLINK \l _Toc218773057 2.1确定开环增益K 3 HYPERLINK \l _Toc218773058 2.2 绘制满足K=6的未校正系统的bode图 3 HYPERLINK \l _Toc218773059 2.2.1程序如下 3 HYPERLINK \l _Toc218773060 2.2.2 所得伯德图如图表一所示 4 HYPERLINK \l _Toc218773061 2.3用MATLAB计算满足初始条件的K=6的系统的幅值裕度和相位裕度。 5 HYPERLINK \l _Toc218773062 2.3.1 计算系统的幅值裕度和相位裕度的程序 5 HYPERLINK \l _Toc218773063 2.3.2所得幅值，相位图形如图表二 5 HYPERLINK \l _Toc218773064 2.3.3MATLAB画出未校正前的根轨迹如图表三 6 HYPERLINK \l _Toc218773065 2.4 设计校正网络 7 HYPERLINK \l _Toc218773066 2.4.1 假设超前校正网络的传递函数 7 HYPERLINK \l _Toc218773067 2.4.2确定校正装置参数 7 HYPERLINK \l _Toc218773068 2.4.2.1计算a, 7 HYPERLINK \l _Toc218773069 2.4.2.2计算截止频率 7 HYPERLINK \l _Toc218773070 2.4.2.3计算T 8 HYPERLINK \l _Toc218773071 2.4.3由参数运用Matlab计算校正环节 8 HYPERLINK \l _Toc218773072 2.4.4校正后的系统Bode图表四 9 HYPERLINK \l _Toc218773073 2.4.5校正后的根轨迹如图表五 10 HYPERLINK \l _Toc218773074 2.4.6校正后的幅值相位图形如表六 PAGEREF _Toc218773074 \h 10 HYPERLINK \l _Toc218773076 个人体会 PAGEREF _Toc218773076 \h 11 HYPERLINK \l _Toc218773077 参考文献 PAGEREF _Toc218773077 \h 12 1超前校正 1.1 设计前言 对于一个控制系统来说，如果它的元部件及其参数已经给定，就要分析它是否能满足所要求的各项性能指标。一般把解决这类问题的过程称为系统的分析。在实际工程控制问题中，还有另一类问题需要考虑，即往往事先确定了满足的性能指标，让我们设计一个系统并选择适当的参数来满足性能指标要求；或考虑对原已选定的系统增加某些必要的原件或环节，使系统能够全面的满足所要求的性能指标。 常用的校正方法有根轨迹和频率特性法。校正的实质是原有系统中设计合适的校正装置，引进新的零点、极点以改变系统的根轨迹和（或）Bode图的形状，使其满足性能指标的要求。 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，超调量，阻尼比，稳态误差等时域特征量给出时，一般采用根轨迹法校正；如果性能指标以系统的相角裕度，幅值裕度，谐振峰值，闭环带宽，稳态误差系数等频域特征量给出时，一般采用频率法校正。 1.2用频率法设计超前网络的步骤： 1．根据稳态误差要求，确定开环增益K。 2．根据已确定的开环增益K，绘制原系统的对数频率特性曲线、，计算其稳定裕度、。 3．确定校正后系统的截止频率和网络的a值。 ①若事先已对校正后系统的截止频率提出要求，则可按要求值选定。然后在Bode图上查得原系统的值。取，使超前网络的对数幅频值（正值） 与（负值）之和为0，即令 进而求出超前网络的a值。 ②若事先未提出对校正后系统截止频率的要求，则可以从给出的相角裕度要求出发，通过以下的经验公式求得超前网络的最大超前角。 式中，为超前网络的最大超前角；为校正后系统所要