单位负反馈系统设计校正-自动控制原理课程设计武汉科技大学自动化..doc

武汉科技大学自动控制原理课程设计

课程名称：单位负反馈系统设计校正
班级：自动化2010级1006班
学号：20100*****
姓名：王立
指导教师：熊凌

2013年1月2日

目录
TOC\o"1-3"\h\z\uHYPERLINK\l"_Toc372661151"1课程设计内容以及要求 PAGEREF_Toc372661151\h1
HYPERLINK\l"_Toc372661152"1.1设计内容 PAGEREF_Toc372661152\h1
HYPERLINK\l"_Toc372661153"1.2内容 PAGEREF_Toc372661153\h1
HYPERLINK\l"_Toc372661154"1.3设计要求 PAGEREF_Toc372661154\h1
HYPERLINK\l"_Toc372661155"2系统的分析 PAGEREF_Toc372661155\h2
HYPERLINK\l"_Toc372661156"2-1原系统的分析 PAGEREF_Toc372661156\h2
HYPERLINK\l"_Toc372661157"2-2超前校正系统 PAGEREF_Toc372661157\h4
HYPERLINK\l"_Toc372661158"2-3滞后校正系统分析 PAGEREF_Toc372661158\h5
HYPERLINK\l"_Toc372661159"3系统滞后超前分析 PAGEREF_Toc372661159\h8
HYPERLINK\l"_Toc372661160"3-1系统滞后超前校正 PAGEREF_Toc372661160\h8
HYPERLINK\l"_Toc372661161"3﹣2校正系统的实现方式 PAGEREF_Toc372661161\h10
HYPERLINK\l"_Toc372661162"实验小结 PAGEREF_Toc372661162\h12

1课程设计内容以及要求
1.1设计内容
已知单位负反馈系统的开环传递函数为：

用用串联校正的频率域方法对系统进行串联校正设计。

1.2内容
用用串联校正的频率域方法对系统进行串联校正设计，使系统满足如下动态及静态性指标：
（1）在单位斜坡信号作用下，系统的速度误差系数；
时，谐波输入的稳态误差；
（2）系统校正后，相位裕量：；在幅值穿越频率之前不允许有；
（3）对的扰动信号，输出衰减到。
1.3设计要求
课程设计报告的内容应包括以下6个部分：
分析设计要求，说明串联校正的设计思路（滞后校正，超前校正或滞后-超前校正）；
详细设计（包括的图形有：串联校正结构图，校正前系统的Bode图，校正装置的Bode图，校正后系统的Bode图）；
MATLAB编程代码及运行结果（包括图形、运算结果）；
校正实现的电路图及实验结果（校正前后系统的阶跃响应图）；
三种校正方法及装置的比较；
总结（包括课程设计过程中的学习体会与收获、对本次课程设计的认识等内容）。
2系统的分析
2-1原系统的分析

由在单位斜坡信号作用下，系统的速度误差系数；
易得开环传递函数增益K=100;
系统的稳态误差E(s)=，当ω1，r(t)=sinωt时，H(jω)1
所以当ω1时，由E(s)=≤
≤即ω1时，Ｇ(jω)≥69,
当ω1L(ω)≥20lg69=36.78db

当的扰动信号，输出衰减到
即当ω≥2πf=120π时，L(ω)≤
≤G(jω)≤1/249
L(ω)≤20lg1/249=﹣47.92dB；
已知开环传递函数，用matlab软件画出其bode图
Matlab代码如下
num=[100];
den=conv([0.110],[0.011]);
[mag,phase,w]=bode(num,den);
subplot(211);
semilogx(w,20*log10(mag));grid
subplot(212);
semilogx(w,phase);grid;%gm增益裕度,pm相位裕度,wcg相角穿越频率,wcp幅值穿越频率
[gm,pm,weg,wep]=margin(mag,phase,w)
其bode图为

经过matab计算得
增益裕度gm=1.1025
相位裕度pm=1.6090
相角穿越频率weg=31.6228
幅值穿越频率wep=30.1165
pm＜45°所以系统需要校正
2-2超前校正系统
为使系统的相位裕度满足要求引入串联超前校正．在校正后系统的剪切频率处的超前相位角为
＝60°
故

在校正后系统剪切频率处处,校