自控课程设计.docx
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自控课程设计
自控课程设计（论文）
设计（论文）题目
频率法串联超前校正设计
学院名称核技术与自动化工程学院
专业名称电气工程及其自动化
学生姓名
学生学号
任课教师杨小峰
设计（论文）成绩
教务处制
年月日
填写说明
1、专业名称填写为专业全称，有专业方向的用小括号标明；
2、格式要求：
格式要求：
1用A4纸双面打印（封面双面打印）或在A4大小纸上用蓝黑色水笔书写。
2打印排版：
正文用宋体小四号，1.5倍行距，页边距采取默认形式（上下2.54cm，左右2.54cm，页眉1.5cm，页脚1.75cm）。
字符间距为默认值（缩放100%，间距：
标准）；页码用小五号字底端居中。
3具体要求：
题目（二号黑体居中）；
摘要（“摘要”二字用小二号黑体居中，隔行书写摘要的文字部分，小4号宋体）；
关键词（隔行顶格书写“关键词”三字，提炼3-5个关键词，用分号隔开，小4号黑体）；
正文部分采用三级标题；
第1章××（小二号黑体居中，段前0.5行）
1.1×××××小三号黑体×××××（段前、段后0.5行）
1.1.1小四号黑体（段前、段后0.5行）
参考文献（黑体小二号居中，段前0.5行），参考文献用五号宋体，参照《参考文献著录规则（GB/T7714－2005）》。
学生学习心得
学生（签名）：
年月日
诚信承诺
本人郑重声明所呈交的课程报告是本人在指导教师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。
据我所知，除了文中特别加以标注的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果。
与我一同工作的同学对本文研究所做的贡献均已在报告中作了明确的说明并表示谢意。
学生（签名）：
任课
教师
评语
成绩评定：
任课教师（签名）：
年月日
频率法串联超前校正设计
一、实验目的
1、对给定系统设计满足频域性能指标的串联校正装置。
2、掌握频率法串联有源和无源超前校正网络的设计方法。
3、掌握串联校正环节对系统稳定性及过渡过程的影响。
二、实验原理
用频率法对系统进行超前校正的基本原理，是利用超前校正网络的相位超前特性来增大系统的相位裕量，以达到改善系统瞬态响应的目标。
为此，要求校正网络最大的相位超前角出现在系统的截止频率（剪切频率）处。
串联超前校正的特点：
主要对未校正系统中频段进行校正，使校正后中频段幅值的斜率为-20dB/dec，且有足够大的相位裕度；超前校正会使系统瞬态响应的速度变快，校正后系统的截止频率增大。
这表明校正后，系统的频带变宽，瞬态响应速度变快，相当于微分效应；但系统抗高频噪声的能力变差。
1、用频率法对系统进行串联超前校正的一般步骤为：
1）根据稳态误差的要求，确定开环增益K。
2）根据所确定的开环增益K，画出未校正系统的波特图，计算未校正系统的相位裕度。
3）计算超前网络参数a和T。
4）确定校正网络的转折频率。
5）画出校正后系统的波特图，验证已校正系统的相位裕度。
6）将原有开环增益增加倍，补偿超前网络产生的幅值衰减，确定校正网络组件的参数。
三、实验内容
1、频率法有源超前校正装置设计
例1、已知单位负反馈系统被控制对象的传递函数为：
试用频率法设计串联有源超前校正装置，使系统的相位裕度，静态速度误差系数。
clc;
clear;
delta=2;
s=tf（'s'）;
G=1000/（s*（0.1*s+1）*（0.001*s+1））;
margin（G）原系统bode图
[gm,pm]=margin（G）
phim1=50;
phim=phim1-pm+delta;
phim=phim*pi/180;
alfa=（1+sin（phim））/（1-sin（phim））;
a=10*log10（alfa）;
[mag,phase,w]=bode（G）;
adB=20*log10（mag）;
Wm=spline（adB,w,-a）;
t=1/（Wm*sqrt（alfa））;
Gc=（1+alfa*t*s）/（1+t*s）;
[gmc,pmc]=margin（G*Gc）
figure;
margin（G*Gc）矫正后bode
figure
（1）;
step（feedback（G,1））矫正后01
figure
（2）;
step（feedback（G*Gc,1））矫正后02
结果显示：
gm=
1.0100
pm=
0.0584
gmc=
7.3983
pmc=
45.7404
分析：
根据校正前后阶跃响应的曲线可知：
校正后的系统满足动态性能指标以及频域性能指标。
校正后系统的频域性能指标Kg=7.3983，γ=45.7404,校正装置的参数T=0.0021和α=8.4066。
2、频率法无源超前校正装置设计
例2、已知单位负反馈传递函数
试设计无源串联超前校正网络的传递函数，使系统的静态加速度误差系数，相角裕度。
clc;
clear;
delta=12;
s=tf（'s'）;
G=10/（s*s*（0.2*s+1））
margin（G）矫正前bode
[gm,pm]=margin（G）
phim1=35;
phim=phim1-pm+delta;
phim=phim*pi/180;
alfa=（1+sin（phim））/（1-sin（phim））;
a=10*log10（alfa）;
[mag,phase,w]=bode（G）;
adB=20*log10（mag）;
Wm=spline（adB,w,-a）;
t=1/（Wm*sqrt（alfa））;
Gc=（1+alfa*t*s）/（1+t*s）;
[gmc,pmc]=margin（G*Gc）
figure;
margin（G*Gc）矫正后bode
figure
（1）;
step（feedback（G,1））
figure
（2）;
step（feedback（G*Gc,1））
gm=
Inf
pm=
-30.4220
gmc=
5.7408
pmc=
22.5374
四、实验能力要求
1、熟练掌握频率法设计控制系统串联有源和无源超前校正网络的方法。
2、熟练使用MATLAB编程完成控制系统串联超前校正设计，掌握函数find（）的作用，并灵活运用。
3、比较分析控制系统校正前后的各项性能指标，明确串联超前校正的作用。
4、了解串联超前校正环节对系统稳定性及过渡过程的影响。
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