用MATLAB进行控制系统超前校正设计

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学号： 0121111360232

课程设计

题目学院专业班级姓名指导教师

用MATLAB进行控制系统的超前校正

设计自动化学院自动化自动化11班

谭思云

2013

年

月

日

武汉理工大学《自动控制原理》课程设计说明书

课程设计任务书

学生姓名：刘嘉雯专业班级：自动化1102班指导教师：谭思云工作单位：自动化学院

题目: 用MATLAB进行控制系统的超前校正设计。初始条件：

已知一单位反馈系统的开环传递函数是

G(s)?K

s(1?0.1s)(1?0.3s)要求系统的静态速度误差系数Kv?6，??45?。

要求完成的主要任务: （包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）

1、用MATLAB作出满足初始条件的K值的系统伯德图，计算系统的幅值裕度和相位裕度。

2、在系统前向通路中插入一相位超前校正，确定校正网络的传递函数，并用MATLAB进行验证。

3、用MATLAB画出未校正和已校正系统的根轨迹。

4、课程设计说明书中要求写清楚计算分析的过程，列出MATLAB程序和MATLAB输出。说明书的格式按照教务处标准书写。

时间安排：

1、课程设计任务书的布置，讲解（半天） 2、根据任务书的要求进行设计构思。（半天） 3、熟悉MATLAB中的相关工具（一天） 4、系统设计与仿真分析。（三天） 5、撰写说明书。（二天） 6、课程设计答辩（半天）

指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月日

武汉理工大学《自动控制原理》课程设计说明书

摘要 ......................................................................................................................................... 1 1课程设计目的 ...................................................................................................................... 2 2设计条件及任务要求 .......................................................................................................... 2

2.1设计条件 ................................................................................................................... 2 2.2设计任务要求 ........................................................................................................... 2 3设计基本原理 ...................................................................................................................... 3

3.1超前校正 ................................................................................................................... 3 3.2根轨迹法 ................................................................................................................... 5 4设计过程 .............................................................................................................................. 6

4.1基本思路及步骤 ....................................................................................................... 6 4.2校正前系统分析 ....................................................................................................... 7

4.2.1开环增益 ........................................................................................................ 7 4.2.2相位裕度和幅值裕度 .................................................................................... 7 4.2.3伯德图 ............................................................................................................ 8 4.2.4根轨迹 .......................................................................................................... 10 4.3超前校正系统设计 ................................................................................................. 10

4.3.1 理论分析 ..................................................................................................... 10 4.3.2参数计算 ...................................................................................................... 12 4.3.3编程设计 ...................................................................................................... 12 4.4校正后系统分析 ..................................................................................................... 13

4.4.1伯德图 .......................................................................................................... 13 4.4.2根轨迹 .......................................................................................................... 14

5结果对比与分析 ................................................................................................................ 15

5.1校正前后阶跃响应曲线 ......................................................................................... 15 5.2结果分析 ................................................................................................................. 16 6总结 .................................................................................................................................... 17 参考文献 ....................................................................................................................................... 18

武汉理工大学《自动控制原理》课程设计说明书

摘要

在自动控制理论中，超前校正是相当重要的一环，对于系统的优化有很重要的意义。用MATLAB进行控制系统的超前校正设计是对所学的自动控制原理的初步运用。本课程设计先针对校正前系统的稳定性能，用MATLAB画出其根轨迹及伯德图进行分析，是否达到系统的要求，然后对校正装置进行参数的计算和选择，串联适当的超前校正装置。最后通过阶跃响应曲线对比前后系统，论证校正后的系统是否达到要求。

关键字：超前校正 MATLAB 伯德图根轨迹

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