自动控制原理实验报告控制系统的设计与校正

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1、zìdòngkòngzhìyuánlǐshíyànbào自动控制原理实验报gào告zhīkòngzhìxìtǒngdeshèjìyǔjiàozhèng——之控制系统的设计与校正（运行环境：MATLAB6.5）班级：200715w1学号：20073558一、实验名称控制系统的设计与校正-1-二、实验目的组合典型环节按题完成相应曲线三、实验题目已知系统的框图如下所示：(1)作原系统的伯德图，求出系统静态速度误差系数K，相v0位裕量和开环截止频率c0(2)作时域仿真，求出阶跃响应曲线，记录未校正系统的时域性能指标%和tps(

2、3)设计串联超前校正装置G(s)，实现希望的开环频域性c能，即Kv>10；c>45；c>6rad/s(4)按照超前校正装置的参数，进行新的时域仿真，作出阶跃响应曲线，记录校正后系统的时域性能指标%和t。ps四、实验知识相关MATLAB知识Num[*……*]:表示开环传递函数分子上由高阶到底阶的数Den[*……*]:表示开环传递函数分母上由高阶到底阶的数-2-Rlocus(num,den):开环增益k的范围自动设定Rlocus(num,den,k):开环增益k的范围由人工设定Sgrid:在已做出的根轨迹图上或者零极点位

3、置上做出等阻尼比和等无阻尼比的自然震荡频率网格线相关串联知识根轨迹的概念根轨迹是开环系统某一参数从零变化到无穷大时，闭环系统特征根在s平面上变化的轨迹。增设零、极点对根轨迹的影响(1)增加开环零点对根轨迹的影响第一，加入开环零点，改变渐近线的条数和渐近线的倾角；第二，增加开环零点，相当于增加微分作用，使根轨迹向左移动或弯曲，从而提高了系统的相对稳定性。系统阻尼增加，过渡过程时间缩短；第三，增加的开环零点越接近坐标原点，微分作用越强，系统的相对稳定性越好。(2)增加开环极点对根轨迹的影响第一，加入开环极点，改变渐近线的条数和渐

4、近线的倾角；第二，增加开环极点，相当于增加积分作用，使根轨迹向右移动或弯曲，从而降低了系统的相对稳定性。系统阻尼减小，过渡过程时间加长；-3-第三，增加的开环极点越接近坐标原点，积分作用越强，系统的相对稳定性越差。(3)增加开环偶极子的作用增加一对开环偶极子，对根轨迹几乎没有影响，但可以改善系统的稳态性能。根轨迹的分析闭环极点在s左、右平面的分布反映了系统的稳定性。根轨迹全部位于s平面的左半侧，且离虚轴越远越稳定。对根轨迹理解的重要概念开环传递函数：前向通道和反馈通道的传递函数的乘积，Gk(s)=G(s)*H(s)。闭环传递

5、函数：C(s)/R(s)=G(s)/(1+Gk(s))；系统的开环增益:K根轨迹增益:K*开环传递函数的零点，开环传递函数的极点关于根轨迹的一些公式五、实验过程第一题Gc=1：-4-Gc=s+5：Gc=(s+2)(s+3)：Gc=1/(s+5)：第二题第一步:在MATLAB的命令窗口中键入“num=[13];den=[12-5-0];rlocus(num,den)”，得图如下：第二步：第三步：第三题第一步：由已知条件ts(△＝2％)≤4s,超调量≤40％得4t4，12，联立可得0.28sep0.4

6、n3.58n第二步：num=[16];den=[10.80];k=[0:0.1:50];rlocus(num,den,k)sgrid(0.28,3.58)，得图如下-6-大约估计出主导极点在（-1，j3.58）,（-1，-j3.58）八、实验小结此次试验刚上手时，不知所措。瞎鼓捣了半天，耐克图标死活没有出现。仔细复习了一下PID，汗！比例、微分、积分环节，我是一个都没有啊！而且，Kd、T、Td、K大致的值都可从图中看出，必须理解典型环节，而并不是瞎凑凑，再拼拼人品就能搞出来的。第一题中，Kd基本为延迟环节的最大值，K基本

7、为惯性环节的最大值，Td基本为耐克图标的切线与横轴的交点再减去延迟时间，T基本为图标的切线与K的横坐标的交点所得的纵坐标再减去延迟时间。随后按图慢慢调整数值，一定要有耐心。-7-第二题中，Step的属性不能忘改，否则横轴（0，1）处恒为1。分母出S前的系数必须小于1（阻尼比小于1），之后改改分子，调整调整S前的系数并保持S^2前的系数不变（因为分子分母都可约分），曲线即可得出。-8-