基于matlab语言的线性系统校正方法的仿真研究

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1、中北大学信息商务学院2009届毕业论文1.绪论1.1概述控制系统的校正问题，是自动控制系统设计理论的重要分支，也是具有实用意义的一种改善系统性能的手段与方法。系统的设计问题，传统的提法是根据给定的被控对象和自动控制的技术要求，单独进行控制器的设计，使得控制器与被控对象组成的系统，能够较好地完成不可改变的部分。但是近代控制系统的设计问题已突破了上述传统观念，例如，近代的不稳定飞行对象的设计，就是事先考虑了控制的作用，亦即控制对象不是不可变的部分了，而是对象与控制器进行一体化的设计[1]。根据被控对象及其技术要求，设计控制器的传统做法也需要考虑多方面的问题，除了保证良好的控制性能之外，还要照顾到

2、工艺性、经济性；同时使用寿命、容许的体积与重量、管理与维护的方便等也不容忽视。在设计手段上，除了必要的理论计算之外，还需要配合一些局部和整体的模拟实验和数字仿真[2]。因此，要达到比较满意的设计，需要综合多方面的知识和依赖长期实践的积累。系统的校正问题，是一种原理性的局部设计。问题的提法是在系统的基本部分，通常是对象、执行机构和测量元件等主要部件，已经确定的条件下，设计校正装置的传递函数和调整系统放大系数[3]。使系统的动态性能指标满足一定的要求。这一原理性的局部设计问题通常称为系统的校正或动态补偿器设计。由于校正装置加入系统的方式不同，所起的作用不同，名目众多的校正设计问题或动态补偿器设计

3、问题，成了控制理论中一个极其活跃的领域，而且它也是最有实际应用意义的内容之一。1.2本课题的主要研究工作1.本课题主要是在MATLAB环境下进行研究，因此熟练掌握并运用MATLAB是必不可少的，在此基础上对线性系统按照时域法、根轨迹法、频域分析法进行研究并仿真。2.第45页共45页中北大学信息商务学院2009届毕业论文（1）时域分析：动态系统的特性通常用典型输入下的时间响应来进行描述。而所谓响应是指初值条件下某种典型输入函数作用下控制对象的响应。在控制系统中常用的输入函数有单位阶跃函数和冲激函数等。MATLAB的控制系统工具箱提供了大量分析控制系统时域特性的工具函数。按照系统输入函数的不同，

4、分别讨论应用MATLAB进行阶跃响应分析、脉冲响应分析，以及任意输入情况下的时域响应分析这3种主要方法。（2）根轨迹分析：根轨迹，是指当开环系统的某一参数从零变到无穷大时，闭环系统特征方程的根在s平面上的轨迹。它具有计算量小直观易用的特点，因而被广泛地应用于各种工程实践当中[4-5]。通常来说，绘制出系统的根轨迹是很繁琐的事情，但在MATLAB中专门提供了绘制根轨迹有关的函数，使这一方法变得简便易行。（3）频域响应分析：频域分析法是应用频率特性研究系统控制过程性能的一种经典方法。在频域分析中，频率响应法由于物理意义鲜明、计算量小、直观性较强等优点，MATLAB提供了频率响应函数freqs()

5、。3.在MATLAB环境下直观的观看线性系统校正的仿真结果。4．通过对仿真结果的比较研究，得出不同校正方式的应用范围和优缺点。5．通过实例，任务书上有，验证结论的正确性1.3论文结构安排第一章绪论主要介绍了线性系统校正的研究背景以及本课题即将做的主要研究工作。第二章线性系统的校正方法主要介绍了主要的校正方式和校正装置。第三章基于MATLAB线性系统校正方法研究着重对时域法、根轨迹法和频域法校正方法做了深入的研究。并且研究了在这三种校正法中的串联超前、滞后、超前滞后校正，复合校正。第四章校正仿真与实验结果主要对文中着重介绍的校正方法用MATLAB进行仿真研究，并通过仿真图直观的观测出不同的校正

6、方法所对应的不同的仿真图。第五章结束语对本文做出一个全面的大体概括。第45页共45页中北大学信息商务学院2009届毕业论文2.线性系统的校正方法2.1主要校正方式按照校正装置在系统中的连接方式，控制系统校正方式可分为串联校正、反馈校正、前馈校正和复合校正四种。串联校正装置一般接在系统误差测量点之后和放大器之前，串接于系统前向通道之中；反馈校正装置接在系统局部反馈通道之中[6]。串联校正与反馈校正连接方式如图2.1所示：图2.1串联校正与反馈校正前馈校正又称顺馈校正，是在系统主反馈回路之外采用的校正方式。前馈校正装置接在系统给定值（或指令、参考输入信号）之后及主反馈作用点之前的前向通道上，如图

7、2.1所示，这种校正方式的作用相当于对给定值信号进行整形或滤波后，再送入反馈系统；另一种前馈校正装置接在系统可测扰动作用点与误差测量点之间，对扰动信号进行直接或间接测量，并经变换后接入系统，形成一条附加的对扰动影响经行补偿的通道，如图2.2所示。前馈校正可以单独作用于开环控制系统，也可以作为反馈控制系统的附加校正而组成复合控制系统[7-8]。复合校正方式是在反馈控制回路中，加入前馈校正通道，组成一个有机整体，