四控制系统的校正设计性.DOC

实验四 控制系统的校正（设计性实验） （实验地点：崇实楼407仿真实验室） A、一、实验目的 1．熟悉超前校正的特点和作用。2．掌握利用MATLAB进行超前校正的方法。 3．对给定的控制系统，用频域法设计满足频域性能的超前校正装置。 二、实验仪器设备计算机MATLAB软件 三、实验方法和实验过程 例：一单位反馈系统的开环传递函数为 试用频率法设计一个超前校正环节，使，截止频率,相位裕量,幅值裕量，并求已校正系统的阶跃响应。 解：1．按要求： 取。 2．画出待校正系统的波特图，求出其增益裕量和相位裕量。 进入MATLAB环境，在Command Window窗口输入命令，或者编写m文件。 MATLAB程序： clc; clear all; close all; % 清屏、清除变量，关闭当前文件 num=[10]; % 待校正系统传递函数的分子多项式系数 den=conv([0.25 1 0],[0.05,1]); % 待正系统传递函数的分母多项式系数 G=tf(num,den); % 转换为传递函数bode(G); grid % 绘制波特图，打网格 margin(G) % 求、、、 程序运行结果如图所示。 图 待校正系统波特图由图可知：，，，。 3. 确定超前校正装置参数 根据,取，于是在原系统幅频曲线上用鼠标点击拖动找到的位置，读出相应的幅频为-7.72dB，令 。 求出,再用 继续输入以下命令，求出a、T数值。 c=7.72; wm=9; a=10^(c/10) % 求a数值 T=1/(wm*sqrt(a)) % 求T数值 s=a*T 执行后得：a= 5.9156，T= 0.0457s， aT= 0.2702。 4. 校验性能指标 校正后的系统： 输入以下命令 num=[2.702 10]; den1=conv([0.0457 1],[0.25 1 0]); den=conv(den1,[0.05 1]); G=tf(num,den);bode(G); margin(G); 程序运行结果如图所示。  图2 已校正系统波特图 由图可知：，，，，满足要求。 5. 求已校正系统的阶跃响应： 输入程序：sys=feedback(G,1); % 单位反馈 step(sys); grid % 阶跃响应 校正前系统的阶跃响应如图，校正后系统的阶跃响应如图，稳定性变好。 图 待校正系统阶跃响应 图 已校正系统阶跃响应 注意：如果有一项指标不满足要求，则应重选，直到满足所有指标为止。校正方法和答案都不是唯一的，只要满足指标要求，都被认为是正确的。 6. 设计题目 设单位反馈系统的开环传递函数为 利用频率特性法设计超前校正装置，使，相位裕量，截止频率。 四、实验结果及分析 1．绘制设计题目中校正前后的波特图，记录相关参数：如穿越频率、相角裕量、增益裕量、校正装置的参数等。 2．绘制校正装置的波特图，给出设计结论和分析。五、实验预习要求 将上述实验设计实例在实验前自行上机调试、计算，实验时按上述方法完成设计题目要求的内容，并进行分析。 六、实验思考题 1．在什么情况下采用超前校正？ 2．如果校正后不满足相位要求，应如何处理？B、一、实验目的 滞后滞后 二、实验仪器设备：计算机MATLAB 三、实验方法单位反馈系统的开环传递函数为 试用频率特性法设计校正，使相位裕量，频率1．按的稳态误差系数确定放大系数。 2．画出未校正系统的伯德图求出其增益裕量和相位裕量 未校正系统的传递函数为：num=[5]; c=conv([1 1 0],[0.5 1]); den=c; bode(num,den); margin(num,den); 图4-5 G(s)的， ， ， 。 3．设计校正装置 由于，系统不稳定，采用超前校正难以达到要求，由于对校正后的截止频率要求不高，因此，本题宜采用滞后校正。 ，（是补偿滞后校正环节的相位滞后）找=出处，对应角频率。 或者令 在幅频特性上用鼠标点击拖动，找处，读取幅值为。再令