单位负反馈系统的校正装置设计

课 程 设 计

题 目: 单位负反馈系统的校正装置设计 初始条件：

已知某控制系统结构如图所示，要求设计校正环节Gc （s ），使系统对

于阶跃输入的稳态误差为0，使系统校正后的相角裕量045≥γ，幅值裕量

dB h 10≥.

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 作出原系统的系统伯德图，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校正装置，确定校正网络的传递函数，并

用MATLAB 进行验证。给出所设计的校正装置电路图，并确定装置

的各参数值。

（3）用MATLAB画出未校正和已校正系统的根轨迹。

（4）用Matlab对校正前后的系统进行仿真分析，画出阶跃响应曲线，计算其时域性能指标。

（5）对上述任务写出完整的课程设计说明书，说明书中必须进行原理分析，写清楚分析计算的过程及其比较分析的结果，并包含Matlab 源程序或Simulink仿真模型，说明书的格式按照教务处标准书写。

时间安排：

指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月日

目录

1 设计题目 (1)

2 要求完成的主要任务 (1)

3 设计的总体思路 (1)

4 用MATLAB作出原系统的系统伯德图和根轨迹 (1)

5 超前校正过程 (1)

6 滞后校正过程 (1)

7 用simulink仿真 (1)

8 设计总结 (1)

参考文献 (1)

摘要

在科技高速发展的今天，自动控制技术已广泛运用于制造，农业，交通，航空航天等众多部门，极大的提高了社会劳动生产率，改善了人们的劳动环境，丰富和提高了人民的生活水平，在今天的社会生活中，自动化装置已经无所不在，为人类文明的进步作出了重要贡献，自动控制系统的课程设计就是检验我们学过知识扎实程度的好机会，也让我们的知识体系更加系统，更加完善。在不断学习新知识的基础上得到动手能力的训练，启发新思维及独立解决问题的能力，提高设计、装配、调试能力。

如果系统设计要求满足性能指标属频域特征量，则通过采用频域校正方法。在开环系统对数频率特性基础上，满足稳态误差、开环系统截止频率和相角裕度等要求出发，进行串联校正的方法。在bode图上虽然不能严格定量的给出系统的动态性能，但是却能方便的根据频域指标确定校正装置的形式和参数，特别是对校正系统的高频特性有要求时，采用频率校正较其他方法更方便。串联滞后校正-超前校正，其基本原理是利用滞后超前网络的超前部分来郑大系统的相角裕度，同时利用滞后部分来改善系统的稳定性能。

关键词：控制系统，校正，传递函数，频率，幅值相

单位负反馈系统的校正装置设计

1 设计题目

已知某控制系统结构如图所示，要求设计校正环节Gc （s ），使系统对

于阶跃输入的稳态误差为0，使系统校正后的相角裕量045≥γ，幅值裕量dB h 10≥.

2 要求完成的主要任务

(1)用MATLAB 作出原系统的系统伯德图，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校正装置，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)对上述任务写出完整的课程设计说明书，说明书中必须进行原理分析，写清楚分析计算的过程及其比较分析的结果，并包含Matlab 源程序或Simulink 仿真模型。

3 设计的总体思路

(1) 根据开环传递函数得E （s ）= Hs G s 11

+，e ss =

得e ss=0

(2) 根据开环传递函数画出bode 图和根轨迹图，求出幅值裕度和相位裕度。从图上看出校正前系统的相位裕度γ和剪切频率c ω。

(3) 根据相位裕度γ的要求，计算出滞后校正装置的参数a 和T 。即得校正装置的传递函数，然后得到校正后系统的开环传递函数。

(4)验证已校正系统的相位裕度γ和幅值裕度h 。

4 用MATLAB 作出原系统的系统伯德图和根轨迹 根据开环传递函数画出bode 图以及根轨迹，得出幅值裕度和相位裕度。 )

11.0)(1(10)(++=s s s s G 校正前的bode 图，如图1

源程序：num=100;

den=[1,11,10,0];

margin(num,den);

grid;