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1、武汉工程大学实验报告专业自动化班号组别指导教师陈艳菲姓名同组者实验名称线性系统串联校正实验日期2016-04-11第6次实验一、实验目的1.熟练掌握用MATLAB语句绘制频域曲线。2.掌握控制系统频域范围内的分析校正方法。3.掌握用频率特性法进行串联校正设计的思路和步骤。二、实验内容1、某单位负反馈控制系统的开环传递函数为，试设计一超前校正装置，使校正后系统的静态速度误差系数，相位裕量，增益裕量。2、某单位负反馈控制系统的开环传递函数为，试设计一个合适的滞后校正网络，使系统阶跃响应的稳态误差约为0.04，相角裕量约为。3、
2、某单位负反馈控制系统的开环传递函数为，试设计一滞后-超前校正装置，使校正后系统的静态速度误差系数，相位裕量，增益裕量。三、实验结果分析1．开环传递函数为的系统的分析及其串联超前校正：（1）取K=20，绘制原系统的Bode图：源程序代码及Bode图：num0=20;den0=[1,1,0];w=0.1:1000;[gm1,pm1,wcg1,wcp1]=margin(num0,den0);[mag1,phase1]=bode(num0,den0,w);[gm1,pm1,wcg1,wcp1]margin(num0,den0)gr
3、id;运行结果：ans=Inf12.7580Inf4.4165分析：由结果可知，原系统相角裕度r=12.75800，=4.4165rad/s，不满足指标要求，系统的Bode图如上图所示。考虑采用串联超前校正装置，以增加系统的相角裕度。确定串联装置所需要增加的超前相位角及求得的校正装置参数。将校正装置的最大超前角处的频率作为校正后系统的剪切频率。则有：即原系统幅频特性幅值等于时的频率，选为。根据=，求出校正装置的参数。即。（2）系统的串联超前校正：源程序代码及Bode图：num0=20;den0=[1,1,0];w=0.1:
4、1000;[gm1,pm1,wcg1,wcp1]=margin(num0,den0);[mag1,phase1]=bode(num0,den0,w);[gm1,pm1,wcg1,wcp1]margin(num0,den0)grid;e=5;r=50;r0=pm1;phic=(r-r0+e)*pi/180;alpha=(1+sin(phic))/(1-sin(phic));[il,ii]=min(abs(mag1-1/sqrt(alpha)));wc=w(ii);T=1/(wc*sqrt(alpha));numc=[alph
5、a*T,1];denc=[T,1];[num,den]=series(num0,den0,numc,denc);[gm,pm,wcg,wcp]=margin(num,den);printsys(numc,denc)disp('校正之后的系统开环传递函数为:');printsys(num,den)[mag2,phase2]=bode(numc,denc,w);[mag,phase]=bode(num,den,w);subplot(2,1,1);semilogx(w,20*log10(mag),w,20*log10(mag1)
6、,'--',w,20*log10(mag2),'-.');grid;ylabel('幅值(db)');title('--Go,-Gc,GoGc');title(['校正前：幅值裕量=',num2str(20*log10(gm1)),'db','相位裕量=',num2str(pm1),'0']);subplot(2,1,2);semilogx(w,phase,w,phase1,'--',w,phase2,'-',w,(w-180-w),':');grid;ylabel('相位(0)');xlabel('频率(rad/sec)
7、');title(['校正后：幅值裕量=',num2str(20*log10(gm)),'db','相位裕量=',num2str(pm),'0']);运行结果：ans=Inf12.7580Inf4.4165num/den=0.31815s+1--------------0.s+1校正之后的系统开环传递函数为:num/den=6.363s+20------------------------------0.s^3+1.0624s^2+s分析：由结果可知，校正环节的传递函数为（0.31815s+1）/（0.s+1），校正后系统
8、的开环传递函数为（6.363s+20）/（0.s^3+1.0624s^2+s）,系统的Bode图如上图所示。（3）系统的SIMULINK仿真校正前SIMULINK仿真模型：单位阶跃响应波形：校正后SIMULINK仿真模型：单位阶跃响应波形：分析：由以上阶跃响应波形可知，校正后，系统的超调量减小，调节时间
