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1、实验四控制系统的校正（地点：程控实验室）一、超前校正一、实验目的1．熟悉超前校正的特点和作用。2．掌握利用MATLAB进行超前校正的方法。3．对给定的控制系统，用频域法设计满足频域性能的超前校正装置。二、实验仪器设备1．PC计算机一台2．MATLAB7.X软件三、实验方法和实验过程例：一单位反馈系统的开环传递函数为试用频率法设计一个超前校正环节，使，截止频率,相位裕量,幅值裕量，并求已校正系统的阶跃响应。解：1．按要求：取。2．画出待校正系统的波特图，求出其增益裕量和相位裕量。进入MATLAB环境，在CommandWindow窗口输入命令，或者编写m文件
2、。MATLAB程序：clc;clearall;closeall;%清屏、清除变量，关闭当前文件num=[10];%待校正系统传递函数的分子多项式系数den=conv([0.2510],[0.05,1]);%待正系统传递函数的分母多项式系数G=tf(num,den);%转换为传递函数bode(G);grid%绘制波特图，打网格margin(G)%求、、、程序运行结果如图4-1所示。图4-1待校正系统波特图由图可知：，，，。3.确定超前校正装置参数根据,取，于是在原系统幅频曲线上用鼠标点击拖动找到的位置，读出相应的幅频为-7.72dB，令。求出,再用继续输入
3、以下命令，求出a、T数值。c=7.72;wm=9;a=10^(c/10)%求a数值T=1/(wm*sqrt(a))%求T数值s=a*T执行后得：a=5.9156，T=0.0457s，aT=0.2702。也可以采用语句：[Q,the]=bode(G,wm)得到幅频（Q=0.4115）和相频（the=-179.7347），。4.校验性能指标校正后的系统：输入以下命令num=[2.70210];den1=conv([0.04571],[0.2510]);den=conv(den1,[0.051]);G=tf(num,den);bode(G);margin(G)
4、;程序运行结果如图4-2所示。图4-2已校正系统波特图由图4-2可知：，，，，各项性能指标均满足要求。5.求已校正系统的阶跃响应：输入程序：sys=feedback(G,1);%单位反馈step(sys);grid%阶跃响应校正前系统的阶跃响应如图4-3，校正后系统的阶跃响应如图4-4，稳定性变好。图4-3待校正系统阶跃响应图4-4已校正系统阶跃响应注意：如果有一项指标不满足要求，则应重选，直到满足所有指标为止。校正方法和答案都不是唯一的，只要满足指标要求，都被认为是正确的。6.设计题目设单位反馈系统的开环传递函数为利用频率特性法设计超前校正装置，使，相
5、位裕量，截止频率。四、实验结果及分析1．绘制设计题目中校正前后的波特图，记录相关参数：如穿越频率、相角裕量、增益裕量、校正装置的参数等。2．绘制校正装置的波特图，给出设计结论和分析。五、实验预习要求将上述实验设计实例在实验前自行上机调试、计算，实验时按上述方法完成设计题目要求的内容，并进行分析。六、实验思考题1．在什么情况下采用超前校正？2．如果校正后不满足相位要求，应如何处理？3．讨论可否用其他方法进行校正？二、滞后校正一、实验目的1．熟悉滞后校正的特点及其作用。2．掌握利用MATLAB进行滞后校正的方法。3．对给定控制系统，设计滞后校正装置。二、实验
6、仪器设备1．PC计算机一台2．MATLAB7.X软件三、实验方法及过程例：设单位负反馈系统的开环传递函数为试用频率特性法设计校正装置，使，相位裕量，截止频率，并求已校正系统的阶跃响应。解：1．按要求的稳态误差系数确定放大系数。。2．画出未校正系统的伯德图如图4-5，求出其增益裕量和相位裕量。未校正系统的传递函数为：MATALB程序：num=[5];c=conv([110],[0.51]);den=c;bode(num,den);margin(num,den);图4-5G(s)的波特图相关参数：，，，。3．设计校正装置由于，系统不稳定，采用超前校正难以达到
7、要求，由于对校正后的截止频率要求不高，因此，本题宜采用滞后校正。，（其中是补偿滞后校正环节引起的相位滞后）。在原系统相频特性上，用鼠标点击拖动，找出=出处，对应角频率。或者令在幅频特性上用鼠标点击拖动，找出处，读取幅值为。再令输入命令：c=-17.7;wc=0.552;b=10^(c/20)%求b数值T=1/(wc/10*b)%求T数值s=b*T执行后：b=0.1303,T=139.0148s校正装置传递函数滞后校正装置第一转折频率，第二转折频率。4.校验已校正系统的性能指标,MATLAB程序：num=[18.1159*55];den1=conv([11
8、0],[0.51]);den=conv(den1,[139.01481]);G=
