控制系统校正

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1、实验四控制系统的校正（设计性实验，实验地点：程控实验室）1．实验目的：1．学习利用MATLAB伯德图系统校正的方法。2．熟悉使用频率特性法设计典型超前、滞后校正环节。2.预习要求：将下述实验设计实例实验前自行上机调试、计算，实验时按下述方法完成6中两个设计题目要求的内容，实验报告也要写这部分内容，并进行分析，给出结论。3．实验内容：例1：一单位反馈系统的开环传递函数为（教材p237）试用频率特性法设计一个超前校正环节，使得，截止频率,相位裕量，幅值裕量。*实验步骤：（1）按规定的稳态误差系数确定放大系数，此题。（2）画出未校正系统

2、的伯德图并求出其增益裕量和相位裕量。（3）MATLAB程序：num=[10];den=[110];bode(num,den);margin(num,den);可得如下图：4-1的波特图读出未校正系统的增益裕量（Gm）、相位裕量（Pm）、剪切频率。（4）在新的增益穿越频率处，点击并拖动读出原系统的幅值：-5.984算出a，由验算的性能指标。例2：一单位反馈系统的开环传递函数为试用频率特性法设计一个滞后校正环节，使得，截止频率,相位裕量，幅值裕量。*实验步骤：求穿越频率：（1）按规定的稳态误差系数确定放大系数，此题。（2）画出未校正系

3、统的伯德图并求出其增益裕量和相位裕量未校正系统的传递函数为：试用频率特性法设计一个滞后校正环节，使得,相位裕量为40°，截止频率不低于0.4。在MATLABCOMMANDWINDOWS窗口中绘制BODE图：（3）寻找一新的幅值穿越，在处的相角应等于-180加上所要求的相位裕量，再加-6º（补偿滞后校正环节造成的相位滞后）。（4）程序：num=[5];c=conv([110],[0.51]);den=c;bode(num,den);margin(num,den);可得如下图：4-1函数G(s)的BODE图4读出系统的增益裕量（Gm）

4、、相位裕量（Pm）、剪切频率、。（6）求新的增益穿越频率：位置确定：要求的相位：40º+6º=46º，令=-(180º-46º），在曲线上用鼠标点击后拖动找出-134º的点，记录对应的频率，即为=___________rad/s.（7）在幅频特性上处读取幅频。令。由，滞后校正环节的第一转角频率=________，第二转角频率=_______.**第二种方法：在MATLABCOMMANDWINDOWS窗口键入如下命令：[mar,pha,w]=bode(num,den)可得出不同的w值对应的相角（PHA）和（MAR）mar=………，p

5、ha=………，w=………。找出近似满足PHA=—134°时对应的值，即为，再用Workspace窗口双击对应的变量，找出对应序号下的幅频和角频率。记录，其余同上。4．校验校正后新系统的性能指标：（将Gc(s)与Gc(s)串联）（1）校验：新系统,绘制MATLAB波特图，用上述方法验算新系统的相角、增益裕量等是否满足要求。（2）分析总结设计过程，给出结论。5.▓设计题目（1）一单位反馈系统的开环传递函数为试用频率特性法设计一个超前校正环节，使得,相位裕量为，截止频率不低于。（2）一单位反馈系统的开环传递函数为4试用频率特性法设计一个

6、滞后校正环节，使得,相位裕量为40°，截止频率不低于。6．实验报告要求（1）对于频率特性，给出如下内容：①绘制设计题目（1）、（2）中校正前后的波特图，记录校正相关参数：如穿越频率、相角裕量、增益裕量等。②校正环节的传递函数GC(s)。（3）写出实验体会并进行校正前后的比较。4