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1、自动控制原理课程设计频率法的超前校正 目录 一.目的 (2) 二.容 (2) 三.基于频率法的超前校正设计 (2) 四.校正前、后系统的单位阶跃响应图及simulink框图、仿真曲线图 (5) 五. 电路模拟实现原理 (7) 六.思考题 (9) 七心得体会. .10 八参考文献. .10 题目一 连续定常系统的频率法超前校正 一.目的 1.了解串联超前校正环节对系统稳定性及过渡过程的影响； 2.掌握用频率特性法分析自动控制系统动态特性的方法； 3.掌握串联超前校正装置的设计方法和参数调试技术； 4.掌握设计给定系统超前校正环节的方法，并用仿真技术验证校正环节理论设计的正确性。 5.掌握设计给定
2、系统超前校正环节的方法，并模拟实验验证校正环节理论设计的正确性。 二.容 已知单位反馈控制系统的开环传递函数为： ()() 100 ()0.110.011o G s s s s = + 设计超前校正装置，使校正后系统满足： 11100,50,%40%v c K s s -= 三.基于频率法的超前校正设计 1.根据稳态误差的要求，确定系统的开环增益K ； 0s 0 100 lim ()lim (0.11)(0.011) v s K s s s K s s s G =+=1001s - 未校正系统的开环频率特性为： () 0100 ()(0.11)0.011G j j j j = + 2.根据所确
3、定的开环增益K ，画出未校正系统的伯德图，并求出其相位裕1 由00()1c G j =得 0c 30.84 090arctan 0.1arctan 0.01?()=- 又()001 180+c ?= 代入0c 得 1 = 0.83o 3.选取c =561s -，计算的值 ()()()00c c c c L L L =+= ()()01 10lg 10lg c c c L L =-=-= 所以有 01 |20lg ()|10lg c A = 即有 =0.075 4.确定校正网络的转折频率1和2和传递函数c G 111 15.34c s T -= = 21207.41T =1s - 所以超前校正网
4、络的传递函数为： 15.34 ()207.41 c s G s s += + 为了补偿因超前校正网络的引入而造成系统开环增益的衰减，必须使附加放大器的 放大倍数为 1 =13.33 所以有 115.3415.34 ()13.33207.41207.41 13.3315.34(1)14.34207.41(1) 207.41 c s s G s s s s s += =? +?+= + 5.校正后系统的开环传递函数为： ()()()()013.3315.34(1) 10015.34()()0.110.011207.41(1) 207.41 100(1) 15.340.110.011(1) 207.
5、41 c s G s G G s s s s s s s s s s ?+= += + 6.对验证校正后的系统 11 90arctan 0.1arctan 0.01arctan arctan 207.4115.34 o c c c c =-+ = 40.44 又11 0.160.4(1)0.160.4(1)37.740%sin sin 40.44 o %=+?-=+?-=% 所以符合系统的要求 7.画校正前、校正后、校正系统的伯德图 在MATLAB 命令窗口键入以下命令: Go=zpk( ,0 -10 -100,100000); bode(Go) hold on margin(Go) 求得校正
6、前系统的伯德图如图1.1所示。 图1.1 校正前、后系统的伯德图 在MATLAB 命令窗口键入以下命令: Gc=zpk(-15.34,-207.41,0.074); bode(Gc) Hold on margin(Gc) 求得校正系统的伯德图如图1.2所示。 图1.2 校正系统的伯德图 在MATLAB命令窗口键入以下命令: G=zpk(-15.34,0 -10 -100 -207.41,1352086.05); bode(G) hold on margin (G) 求得校正后系统的伯德图如图1.1所示。 四.校正前、后系统的单位阶跃响应图及simulink框图、仿真曲线图在MATLAB命令窗口
7、键入以下命令： Go=zpk( ,0 -10 -100,100000); bode(Go) margin(Go) G=zpk(-15.34,0 -10 -100 -207.41,1352086.05); bode(G) margin (G) sys1=feedback(Go,1) sys2=feedback(G,1); step(sys1,sys2) 求得校正前、后系统的单位阶跃响应图如图1.3所示。 图1.3 校正前、后系统的单位阶跃响应图校正前、后系统的simulink框图如图1.4所示。 图1.4 校正前、后系统的simulink框图校正前、后simulink的仿真曲线曲线如图1.5所示 图1.5 校正前后simulink的仿真曲线曲线 五. 电路模拟实现原理 1.超前校正前系统的模拟原理图为：