《2022年matlab实验九控制系统的pi校正设计及仿真.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2022年matlab实验九控制系统的pi校正设计及仿真.pdf（5页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、实验九控制系统的 PI 校正设计及仿真一、实验目的1. 应用频率综合法对系统进行PI 校正综合设计；2学习用 MATLAB 对系统性能进行仿真设计、分析；二、实验设计原理与步骤1设计原理滞后校正（亦称PI 校正）的传递函数为：) 1(11)(TsTsSGC其对数频率特性如图9-1 所示，参数表征滞后校正的强度。 2 设计步骤基于频率法的综合滞后校正的步骤是：（1）根据静态指标要求，确定开环比例系数K，并按已确定的K画出系统固有部分的Bode图；（2）根据动态指标要求试选c，从 Bode图上求出试选的c点的相角， 判断是否满足相位裕度的要求（注意计入滞后校正带来的00125的滞后量），如果满足，
2、转下一步。否则，如果允许降低c，就适当重选较低的c；（3）从图上求出系统固有部分在c点的开环增益Lg （c） 。 如果 Lg （c）0 令 Lg （c）=20lg，求出，就是滞后校正的强度，如果Lg （c） 0，则无须校正，且可将开环比例系数提高。（4）选择CT)10151(12，进而确定T11。（5）画出校正后系统的Bode图，校核相位裕量。滞后校正的主要作用是降低中频段和高频段的开环增益，但同时使低频段的开环增益不受影响， 从而达到兼顾静态性能与稳定性。它的副作用是会在c点产生一定的相角滞后。三、实验内容精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载
3、名师归纳 - - - - - - - - - -第 1 页，共 5 页 - - - - - - - - - - 练习 9-1 设系统原有开环传递函数为：)15.0)(1()(SSSKSGg系统的相位裕度040系统的开环比例系数K= 5 S-1 截止频率为c=05 S-1要求：（1）用频率法设计满足上述要求的串联滞后校正控制器；（2）画出校正前后的Bode 图（3）用 Simulink对校正前后的闭环系统进行仿真，求出其阶跃响应；（4）分析设计效果。k0=5;n1=1;d1=conv(conv(1,0,1,1), 1);w=logspace(-1,3,1000);sope=tf(k0*n1,d1
4、);figure(1)margin(sope);grid onwc=;num=1; den=1; na=polyval(num,j*wc); da=polyval(den,j*wc); g=na/da; g1=abs(g);h=20*log10(g1);精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 2 页，共 5 页 - - - - - - - - - - beta=10(h/20);t=10/wc;bt=beta*t;gc=tf(t,1,bt,1)sys1=sope*gcmag1,phase1,w=b
5、ode(sys1,w);gm1,pm1,wcg1,wcp1=margin(mag1,phase1,w);figure(2)margin(sys1);grid on;滞后：20 s + 1- s + 1练习 9-2 设被控对象开环传递函数为：)5(10)(SSSGg系统的相位裕度040系统斜坡输入稳态误差ess =0 05；截止频率为c=2 1/ S要求：（1）用频率法设计满足上述要求的串联滞后校正控制器；（2）画出校正前后的Bode 图;（3）用 Simulink对校正前后的闭环系统进行仿真，求出其阶跃响应；（4）分析设计效果。精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - -
6、 - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 3 页，共 5 页 - - - - - - - - - - 滞后： 5 s + 1- s + 1k0=20;n1=10;d1=conv(1,0,1,5);w=logspace(-1,3,1000);sope=tf(k0*n1,d1);figure(1)margin(sope);grid onwc=2;num=1; den=1; na=polyval(num,j*wc); da=polyval(den,j*wc); g=na/da; g1=abs(g);h=20*log10(g1);beta=10(h/20);t=10/wc
7、;bt=beta*t;gc=tf(t,1,bt,1)sys1=sope*gcmag1,phase1,w=bode(sys1,w);gm1,pm1,wcg1,wcp1=margin(mag1,phase1,w);figure(2)margin(sys1);grid on;练习 9-3 已知单位反馈系统被控对象开环传递函数为：)12.0)(11 .0(1)(00sSSKSG试用 BODE 图设计方法对系统进行滞后串联校正设计，使之满足：（1）在单位斜坡信号r（t ）= t 的作用下，系统的速度误差系数KV130s；（1） 系统校正后剪切频率C13 .2s；（3）系统斜校正后相角裕度040要求：（1
8、）用频率法设计满足上述要求的串联滞后校正控制器；（2）画出校正前后的Bode 图;精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 4 页，共 5 页 - - - - - - - - - - （3）用 Simulink对校正前后的闭环系统进行仿真，求出其阶跃响应；（4）分析设计效果。clear%s=tf(s)%G=30/s+1)+1)k0=30;n1=1;d1=conv(conv(1,0,1), 1);w=logspace(-1,3,1000);sope=tf(k0*n1,d1);figure(1)marg
9、in(sope);grid onwc=;num=1; den=1; na=polyval(num,j*wc); da=polyval(den,j*wc); g=na/da; g1=abs(g);h=20*log10(g1);beta=10(h/20);t=10/wc;bt=beta*t;gc=tf(t,1,bt,1)sys1=sope*gcmag1,phase1,w=bode(sys1,w);gm1,pm1,wcg1,wcp1=margin(mag1,phase1,w);figure(2)margin(sys1);grid on;精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 5 页，共 5 页 - - - - - - - - - -