控制系统频率法串联超前校正装置课程设计2.docVIP

物理与电子工程学院 《自动控制原理》 课程设计报告书 设计题目： 控制系统频率法串联超前校正装置设计1 专 业： 自 动 化 班 级： 10 级 1班 学生姓名: 王 少 博 学 号: 2010341142 指导教师： 王 晓 旭 2013年 12 月 16 日 物理与电子工程学院 课程设计任务书 专业： 自动化 班级： 10级1班 学生姓名 王少博 学号 2010341142 课程名称 自动控制原理 设计题目 控制系统频率法串联超前校正装置设计1 设计目的、主要内容 设计目的： 培养理论联系实际的设计思想，训练综合运用控制理论和相关课程知识的能力。 掌握自动控制原理中频率法串联超前校正装置的作用及用法，根据不同的系 统性能指标要求进行合理的系统设计，并调试满足系统的指标。 学会使用MATLAB语言及Simulink动态仿真工具进行系统仿真与调试。 锻炼学生独立思考、动手解决问题的能力。 设计内容： 已知单位负反馈控制系统被控制对象的传递函数 (s)= 用频率法设计串联有源超前校正装置。 设计要求： 1.引入该校正装置后，系统的相位裕度γ≥45o,静态速度误差系数KV=1000s-1。 2.用MATLAB仿真软件辅助分析，画出对数频率特性曲线，按频率法进行人工设计校正装置，初步设计出校正装置传递函数形式。 3.利用MATLAB仿真软件绘制校正前后对数频率特性曲线，验算设计结果。 4.在MatlabSimulink下建立系统仿真模型，求校正前、后系统单位阶跃响应特性，并进行系统性能比较 5.完成设计报告。 工作量 2周时间，每天3学时，共计42学时 第1-5天：查阅资料，理论设计。 第6-9天：Matlab/Simulink仿真设计。 第10-14天：整理课程设计报告。。 黄坚.自动控制原理及其应用(第4版)[M]，北京：高等教育出版社,2004 2.王正林,王胜开.MATLAB/Simulink 与控制系统仿真(第2版)[M].北京:电子工业出版社,2008 指导教师签字 教研室主任签字 摘 要 基于系统频率特性的串联校正设计方法在工程中被大量采用，主要分为相位超前、相位滞后以及相位滞后—超前校正设计等三种方法。相位超前校正主要用于改善闭环系统的动态性能，对于系统的稳态精度影响较小。相位滞后校正可明显的改善系用的稳态性能，但会使动态响应过程变缓；而相位滞后超前校正则把两者的特性结合起来，用于动态、静态要求较高的系统。本设计正是用超前校正来改善系统的动态性能的例子，并结合MATLAB程序做出图来做前后对照。并作明显的对比。 关键词：频率串联校正；超前校正；MATLAB 目 录 物理与电子工程学院 课程设计任务书 2 1 串联超前校正器概述 5 1.1基于频率法的串联超前校正 6 1.2串联超前校正函数设计 7 2实例仿真设计 8 3 心得体会 13 4 参考文献 13 1串联超前校正器概述 图1-1 串联有源超前校正器（图标格式不对,是宋体五号加粗） 串联校正又称微分校正。超前校正器既可用RC无源网络组成，又可用由运算放大器加人适当电路的有源网络组成。前者称为无源超前网络，后者称为有源超前网络。本文重点分析有源超前网络。图1为常用的串联有源超前校正器，其传递函数为（公式标号右对齐，公式居中，如我给你修改的1-1） (s)=() （1-1） 其中，时间常数T=C,分度系数 β=,K=, 串联有源超前校正器的频率响应为: (jω)=() （1-2） 低频和高频的增益分别为: = , ( = （1-3） 因此，高频和低频的增益比: =1 （1-4） 可见，超前校正具有高通滤波器的性质，但在极点s=-处限制了高频增益。通常，由于β对于S平面上的任意点是超前角=-，因此，超前校正的相角总是正值，这使得闭环极点移向S平面左边。 串联超前校正的实质是利用相位超前，通过选择适当参数使出现最大超前相角时的频率接近系统幅值穿越频率，使截止频率后移，相位