自动控制原理课程设计——串联滞后校正装置的设计

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1、学号（自动控制原理课程设计）设计说明书串联滞后校正装置的设计起止日期：2012年5月28日至2012年6月1日学生姓名班级09电气1班成绩指导教师(签字)控制与机械工程学院2012年6月1日13天津城市建设学院课程设计任务书2011—2012学年第2学期控制与机械工程学院电气工程及其自动化系09-1班级课程设计名称：自动控制原理课程设计设计题目：串联滞后校正装置的设计完成期限：自2012年5月28日至2012年6月1日共1周设计依据、要求及主要内容：设单位反馈系统的开环传递函数为：要求校正后系统的静态速度误差系数，相角裕度，试设计串联滞后校正装置。基本要求：1、对原

2、系统进行分析，绘制原系统的单位阶跃响应曲线，2、绘制原系统的Bode图，确定原系统的幅值裕度和相角裕度。3、绘制原系统的Nyquist曲线。4、绘制原系统的根轨迹。5、设计校正装置，绘制校正装置的Bode图。6、绘制校正后系统的Bode图、确定校正后系统的幅值裕度和相角裕度。7、绘制校正后系统的单位阶跃响应曲线。8、绘制校正后系统的Nyquist曲线。9、绘制校正后系统的根轨迹。指导教师（签字）：系主任（签字）：批准日期：2012年5月25日13目录一、绪论4二、原系统分析42.1原系统的单位阶跃响应曲线42.2绘制原系统的Bode图，确定原系统的幅值裕度和相角裕度

3、52.3原系统的Nyquist曲线62.4原系统的根轨迹7三、校正装置设计83.1校正装置参数的确定83.2校正装置的Bode图8四、校正后系统的分析94.1校正后系统的单位阶跃响应曲线94.2校正后系统的Bode图94.3校正后系统的Nyquist曲线104.4校正后系统的根轨迹11五、总结12六、附图1213一、绪论在系统中，往往需要加入一些校正装置来增加系统的灵活性，使系统发生变化，从而满足给定的各项性能指标。按照校正装置的特性不同，可分为PID校正，超前校正，滞后校正和滞后-超前校正。我们在这里讨论串联滞后校正。在直流控制系统中，由于传递直流电压信号，适于采

4、用串联校正。串联滞后校正是利用滞后网络或PI控制器进行串联校正的基本原理，利用其具有负相移和负幅值的特斜率的特点，幅值的压缩使得有可能调大开环增益，从而提高温稳定性，也能提高系统的稳定裕度。在系统响应速度要求不高而抑制噪声电平性能要求较高的情况下，可以考虑用串联滞后.滞后装置的特点：（1）输出相位总滞后于输入相位，这是校正中必须要避免的；（2）它是一个低通滤波器，具有高频衰减的作用；（3）利用它的高频衰减作用，使校正后的系统剪切频率前移，从而达到增大相位裕量的目的。二、原系统分析单位反馈系统的开环传递函数为：要求校正后系统的静态速度误差系数，相角裕度1)对原系统进行

5、分析，绘制该系统的单位阶跃响应曲线，如下图所示13原系统的单位阶跃曲线该系统响应的程序为：num=[10];den=[0.31.310];sys=tf(num,den);sys1=feedback(sys,1);t=0:0.1:45;step(sys1,t)holdongridholdoff（2）对该系统进行分析，由MATLAB绘制BODE图，如下图：13原系统的波特图该系统波特图的程序为：num=[10];den=[0.31.310];sys=tf(num,den);margin(sys)holdongridholdoff由图中可得：截止频率Wc=2.7相角裕度γ

6、=-18.7幅值裕度h=-7.26（3）绘制原系统的Nyquist曲线起点从无穷远沿-90度，终点是原地。13原系统奈氏曲线Nyquist曲线穿过（-1，j0）点左侧，因此系统临界不稳定。（4）绘制原系统根轨迹原系统根轨迹13由得，极点（0，-1，-3.33）渐近线：ψa=π，k=0,1,2分离点：，d=-0.46三、校正装置设计（1）参数的确定在系统前向通路中插入一个相位滞后的校正装置，确定校正装置传递函数。由=()+c(),而校正后的相角裕度，（）=90°-arctan（）-arctan(0.25)，计算可得=0.495；根据20lgb+L()=0,确定滞后网络

7、参数b和T：b=0.0562T=359.5即校正装置传递函数为：G=（2）校正装置的波特图：num=[20.201];den=[359.51];sys=tf(num,den);bode(sys)13grid四、较正后系统（1）校正后的单位阶跃响应：校正后的传递函数：G=num=[10];den=[0.31.310];sys1=tf(num,den);num1=[20.201];den1=[359.51];sys2=tf(num1,den1);sys3=sys1*sys2;sys4=feedback(sys3,1);t=0:0.1:45;step(sys4,t)从