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1、一、设计目的：1、了解控制系统设计的一般方法、步骤。2、掌握对系统进行稳定性分析、稳态误差分析以及动态特性分析的方法。3、掌握利用MATLAB对控制理论内容进行分析和研究的技能。4、提高分析问题解决问题的能力。二、设计内容与要求：设计内容：1、阅读有关资料。2、对系统进行稳定性分析、稳态误差分析以及动态特性分析。3、绘制根轨迹图、Bode图、Nyquist图。4、设计校正系统，满足工作要求。设计条件：1、已知单位负反馈系统被控制对象的传递函数为2、试用频率法设计串联超前校正装置，使系统的相角裕量，在单位斜坡输入下的稳态误差,截止频率不低
2、于7.5.设计要求：1、能用MATLAB解复杂的自动控制理论题目。2、能用MATLAB设计控制系统以满足具体的性能指标。3、能灵活应用MATLAB的CONTROLSYSTEM工具箱和SIMULINK仿真软件，分析系统的性能。三、设计步骤：1、自学MATLAB软件的基本知识。包括MATLAB的基本操作命令、控制系统工具箱的用法等，并上机实验。2、基于MATLAB用频率法对系统进行串联校正设计，使其满足给定的频域性能指标。要求程序执行的结果中有校正装置传递函数和校正后系统开环传递函数，校正装置的参数,等的值。解：（1）求满足稳态误差要求的系
3、统开环增益.根据自动控制理论与题意，本题给定系统为I型系统，在单位斜坡信号作用下，速度误差系数,式中是系统的开环增益。系统的稳态误差为=，取=16.即被控对象的传递函数为：检验其是否满足性能指标n1=16;d1=conv([10],[11]);s1=tf(n1,d1);[Gm,Pm,Wcp,Wcg]=margin(s1)margin(s1)该程序执行后，得系统的Bode图及性能指标Gm=InfPm=14.2485Wcp=InfWcg=3.9379即模稳定裕度：=穿越频率：=相稳定裕度：剪切频率：=3.94相稳定裕度：,开环系统的剪切频率
4、都未满足要求，故原系统需要校正。（2）求超前校正器的传递函数：k=16;n1=1;d1=conv([10],[11]);sope=tf(k*n1,d1);[mag,phase,w]=bode(sope);gama=60;[mu,pu]=bode(sope,w);gam=gama*pi/180;alfa=(1-sin(gam))/(1+sin(gam));adb=20*log10(mu);am=10*log10(alfa);ca=adb+am;wc=spline(adb,w,am);T=1/(wc*sqrt(alfa));alfat=al
5、fa*T;Gc=tf([T1],[alfat1])Transferfunction:0.485s+1-------------0.03482s+1即超前校正器的传递函数为校正后的传递函数（3）检验其是否满足性能指标k=16;n1=1;d1=conv([10],[11]);s1=tf(k*n1,d1);n2=[0.4851];d2=[0.034821];s2=tf(n2,d2);s=s1*s2;[Gm,Pm,Wcp,Wcg]=margin(s)margin(s)该程序执行后，得系统的Bode图及性能指标Gm=InfPm=67.4047Wc
6、p=InfWcg=7.6953即模稳定裕度：=穿越频率：=相稳定裕度：剪切频率：=7.73、利用MATLAB函数求出校正前与校正后系统的特征根，并判断其系统是否稳定，为什么？校正前系统的特征根num=16;den=conv([10],[11]);G=tf(num,den);Gc=feedback(G,1);[num,den]=tfdata(Gc,'v')roots(den)语句段执行结果ans=-0.5000+3.9686i-0.5000-3.9686i计算数据表明，特征根中无实部为正的根，所以闭环系统是稳定的。校正后系统的特征根num
7、=16;den=conv([10],[11]);G1=tf(num,den);n2=[0.4851];d2=[0.034821];G2=tf(n2,d2);G=G1*G2;Gc=feedback(G,1);[num,den]=tfdata(Gc,'v')roots(den)语句段执行结果ans=-14.9298-12.2838-2.5056计算数据表明，特征根中无实部为正的根，所以闭环系统是稳定的。4、利用MATLAB作出系统校正前与校正后的单位脉冲响应曲线，单位阶跃响应曲线，单位斜坡响应曲线，分析这三种曲线的关系？求出系统校正前与校正
8、后的动态性能指标，，，以及稳态误差的值，并分析其有何变化？校正前num=16;den=conv([10],[11]);g=tf(num,den);sys=feedback(g,1,-1);[y,t]=ste
