自动控制原理课程设计-迟后校正

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图2 迟后校正网络伯德图

（3）用下面命令代码将校正前与校正后系统的伯德图绘制在同一坐标下，如图3所示。

G0=zpk([],[0 -1 -4],10); bode(G0) hold on margin(G0)

Gc=tf([10.6 1],[88 1]); bode(Gc); margin(Gc) G=G0*Gc; bode(G) margin(G)

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图3 校正前后系统的伯德图比较图

8.校正结果如表1所示。

表1 数据记录

校正前系统参数 相位裕量（°） 16.8 增益裕量（dB） 6.02 校正后系统参数 相位裕量（°） 53.7 增益裕量（dB） 23.5

由表1可知，校正前相位裕量为16.8°，校正后相位裕量为53.7°，增大了约37°；校正前增益裕量为6.02dB,校正后增益裕量为23.5dB，增大了约17.5dB。根据自控原理理论可知，频率指标中的相位裕量增加，则超调量下降，系统动态过程的平稳性变好；增益裕量的增大，可以预防系统中元件性能变化可能带来的不利影响。同时我们可以在MATLAB仿真结果中看出剪切频率（????）减小。满足设计要求，增加了系统的稳定性。

四.在Simulink环境下进行仿真实验。

Simulink是MATLAB中的一种可视化仿真工具，是实现动态系统建模、仿真和分析的一个软件包，被广泛应用于线性系统、非线性系统、数字控制及数字信号处理的建模和仿真中。Simulink可以用连续采样时间、离散采样时间或两种混

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合的采样时间进行建模，它也支持多速率系统。Simulink提供了一个建立模型方块图的图形用户接口(GUI) ，用户可以立即看到系统的仿真结果。

（1）原系统仿真框图如图5所示。

图4原系统仿真框图

（2）原系统仿真结果如图6所示。

图5 原系统仿真结果

（3）校正后系统仿真框图如图6所示。

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图 6 校正后系统仿真框图

（4）校正后系统仿真结果如图7所示。

图 7 校正后系统仿真结果

五.思考题

1.迟后-超前校正对改善系统性能有什么作用？什么情况下不宜采用迟后-超前校正？

2.有否其他形式的校正方案？

3.分析校正前后系统的阶跃响应曲线和Bode图，说明校正装置对改善系统性能的作用。 4.超前校正的原理是什么？

答：1.当控制系统具有好的动态性能，而稳态误差较大时，通过对系统进行滞后校正，使系统既能保持原有的动态性能，又使系统的开环增益有较大幅度的增加，以满足稳态精度的要求。当需要提高系统的动性能时，可采用串联超前校正，但是当未校正系

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统的相频特性曲线在剪切频率附近极剧下降,即使超前网络的a值取得很小，系统的相角裕量仍不能达到要求，而且校正后系统的剪切频率比未校正的剪切频率高且可能超出指标的要求，致使超前校正无法满足要求，此时可以采用串联滞后校正，得到满意的性能指标。

2.还有超前校正，滞后—超前校正，反馈校正和复合校正等几种校正方案。 3.校正前系统阶跃响应的超调很大 ，相角裕量很小；校正后系统阶跃响应的超调大大减小，响应速度加快，相角裕量增大。

4.用频率响应法的滞后校正能提高系统开环放大系数，而校正后的相角裕度和剪切频率基本相同，这样在保持其动态性能基本不变的同时来提高其稳态精度。

六.心得体会

通过这次对控制系统的滞后校正的设计与分析，让我对串联迟后校正环节有了更清晰的认识，加深了对课本知识的进一步理解。逐步掌握了用频率特性法分析自动控制系统动态特性的方法以及串联超前校正装置的设计方法和参数调试技术。在进行完理论设计之后，又进一步通过MATLAB仿真技术验证了校正环节理论设计的正确性。在此期间使我熟悉了MATLAB下SIMULINK仿真电路的搭建过程。

我体会到了学习自动控制原理，不仅要掌握书本上的内容，还要灵活思考，善于变换，在提出问题、分析问题、解决问题的过程中提高自己分析和解决实际问题的能力。要把理论知识与实践相结合起来，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。还让我懂得了自主学习和独立思考的重要性，还有做事要有恒心，有信心，愿意动脑子去想，就一定有所收获。

参考文献

[1]胡寿松.自动控制原理（第五版）.北京：科学出版社，2006

[2]滕青芳，范多旺，董海鹰，路小娟.自动控制原理.北京：人民邮电出版社，2008

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