基于频率特性的典型系统校正设计及仿真研究

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1、毕业设计（论文）设计(论文)题目基于频率特性的典型系统校正设计及仿真研究姓名：于海参学号：20078001363学院：机电与信息工程学院专业：自动化年级07级指导教师：孙洁目录摘要IAbstractI一、引言1（一）研究背景及意义1（二）MATLAB应用前景1二、理论整理1（一）频率特性1（三）系统设计与校正8三、控制系统建模11（一）控制系统模型的描述11（四)建模举例13四、频率响应法校正16（一）串联超前校正17（二）串联迟后校正17（三）应用举例18五、总结31参考文献32谢辞33摘要本文首先根据系统的物理机理

2、建立相应的典型系统，对输入信号进行傅里叶变换，进而做出对应的乃奎斯特（Nyquist）图(极坐标图、幅相频率特性图)或伯德（Bode）图等，从而确定系统的传递函数，再根据系统的特点利用相应的校正方法（超前校正、滞后校正、滞后超前校正等）进行进一步分析，达到系统所要求的稳定精度。最后利用MATLAB编写程序仿真，在计算机上实现描写系统物理过程的数学模型，并在这个模型上对系统进行定量的研究和实验。关键词频率特性；系统设计；校正；MATLAB仿真；AbstractThispaperfirstaccordingtothesys

3、tem'sphysicalmechanismtypicalsystem,establishcorrespondingtotheinputsignaltoFouriertransform,thustomakecorrespondingbutquist(Nyquist)figure(polarfigure,amplitudeandphasefrequencycharacteristicsgraph)orByrd(Bode)figure,etc.,thusthetransferfunctionofsystemisdeterm

4、inedaccordingtothecharacteristicsofthesystem,thenusingthecorrespondingcalibrationmethods(advancedcorrection,lagcorrection,thecorrectionoflaggingadvancefurtheranalysis,reach)thestabilizationaccuracyrequiredsystem.Finally,usingtheMATLABprogramonthecomputersimulati

5、on,thephysicalprocessdescribedsystemrealization,andmathematicalmodelsinthismodelonsystemquantitativeresearchandexperiment.KeywordFrequencycharacteristics;Systemdesign;Correction;MATLABsimulation;一、引言（一）研究背景及意义控制系统的校正问题，是自动控制系统设计理论的重要分支，也是具有实用意义的一种改善系统性能的手段与方法。系统

6、的设计问题，传统的提法是根据给定的被控对象和自动控制的技术要求，单独进行控制器的设计，使得控制器与被控对象组成的系统，能够较好地完成不可改变的部分。但是近代控制系统的设计问题已突破了上述传统观念，例如，近代的不稳定飞行对象的设计，就是事先考虑了控制的作用，亦即控制对象不是不可变的部分了，而是对象与控制器进行一体化的设计。根据被控对象及其技术要求，设计控制器的传统做法也需要考虑多方面的问题，除了保证良好的控制性能之外，还要照顾到工艺性、经济性；同时使用寿命、容许的体积与重量、管理与维护的方便等也不容忽视。在设计手段上，除

7、了必要的理论计算之外，还需要配合一些局部和整体的模拟实验和数字仿真。因此，要达到比较满意的设计，需要综合多方面的知识和依赖长期实践的积累如果将控制系统中的各个变量看成是一些信号，而这些信号又是由许多不同频率的正弦信号合成的，则各个变量的运动就是系统对各个不同频率信号响应的总和。系统对正弦输入的稳态响应称频率响应。利用这种思想研究控制系统稳定性和动态特性的方法即为频率响应法。频率响应法的优点为：1.物理意义明确，对于一阶或二阶系统，频域性能指标与时域性能指标有明确的对应关系；对于高阶系统，可建立近似的对应系统。2.可以利

8、用试验方法求出系统的数学模型，易于研究机理复杂或不明的系统，也适用于某些非线性系统。3.可以根据开环频率特需研究闭环系统的性能，无需求解高阶方程。4.能较方便地分析系统中的参量对系统动态响应的影响，从而进一步指出改善系统性能的途径。5.采用作图方法，非常直观。（二）MATLAB应用前景MATLAB是起源于美国MathWorks公司