自動(dòng)控制原理課程設(shè)計(jì)

自動(dòng)控制原理課程設(shè)計(jì)自動(dòng)控制原理課程設(shè)計(jì)自動(dòng)控制原理課程設(shè)計(jì)資料僅供參考文件編號(hào)：2022年4月自動(dòng)控制原理課程設(shè)計(jì)版本號(hào)：A修改號(hào)：1頁(yè)次：1.0審核：批準(zhǔn):發(fā)布日期：課程設(shè)計(jì)報(bào)告(2012—2013年度第1學(xué)期)名稱：《自動(dòng)控制理論》課程設(shè)計(jì)題目：基于自動(dòng)控制理論的性能分析與校正院系：自動(dòng)化系班級(jí)：1001班學(xué)號(hào)：0122學(xué)生姓名：吳國(guó)昊指導(dǎo)教師：劉鑫屏老師設(shè)計(jì)周數(shù)：1周成績(jī)：日期：2012年12月31日一、課程設(shè)計(jì)的目的與要求一、設(shè)計(jì)題目基于自動(dòng)控制理論的性能分析與校正二、目的與要求本課程為《自動(dòng)控制理論A》的課程設(shè)計(jì)，是課堂的深化。設(shè)置《自動(dòng)控制理論A》課程設(shè)計(jì)的目的是使MATLAB成為學(xué)生的基本技能，熟悉MATLAB這一解決具體工程問題的標(biāo)準(zhǔn)軟件，能熟練地應(yīng)用MATLAB軟件解決控制理論中的復(fù)雜和工程實(shí)際問題，并給以后的模糊控制理論、最優(yōu)控制理論和多變量控制理論等奠定基礎(chǔ)。作為自動(dòng)化專業(yè)的學(xué)生很有必要學(xué)會(huì)應(yīng)用這一強(qiáng)大的工具，并掌握利用MATLAB對(duì)控制理論內(nèi)容進(jìn)行分析和研究的技能，以達(dá)到加深對(duì)課堂上所講內(nèi)容理解的目的。通過使用這一軟件工具把學(xué)生從繁瑣枯燥的計(jì)算負(fù)擔(dān)中解脫出來(lái)，而把更多的精力用到思考本質(zhì)問題和研究解決實(shí)際生產(chǎn)問題上去。通過此次計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，學(xué)生應(yīng)達(dá)到以下的基本要求：1.能用MATLAB軟件分析復(fù)雜和實(shí)際的控制系統(tǒng)。2.能用MATLAB軟件設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)以滿足具體的性能指標(biāo)要求。3.能靈活應(yīng)用MATLAB的CONTROLSYSTEM工具箱和SIMULINK仿真軟件，分析系統(tǒng)的性能。三、主要內(nèi)容1．前期基礎(chǔ)知識(shí)，主要包括MATLAB系統(tǒng)要素，MATLAB語(yǔ)言的變量與語(yǔ)句，MATLAB的矩陣和矩陣元素，數(shù)值輸入與輸出格式，MATLAB系統(tǒng)工作空間信息，以及MATLAB的在線幫助功能等。2．控制系統(tǒng)模型，主要包括模型建立、模型變換、模型簡(jiǎn)化，Laplace變換等等。3．控制系統(tǒng)的時(shí)域分析，主要包括系統(tǒng)的各種響應(yīng)、性能指標(biāo)的獲取、零極點(diǎn)對(duì)系統(tǒng)性能的影響、高階系統(tǒng)的近似研究，控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析，控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差的求取。4．控制系統(tǒng)的根軌跡分析，主要包括多回路系統(tǒng)的根軌跡、零度根軌跡、純遲延系統(tǒng)根軌跡和控制系統(tǒng)的根軌跡分析。5．控制系統(tǒng)的頻域分析，主要包括系統(tǒng)Bode圖、Nyquist圖、穩(wěn)定性判據(jù)和系統(tǒng)的頻域響應(yīng)。6．控制系統(tǒng)的校正，主要包括根軌跡法超前校正、頻域法超前校正、頻域法滯后校正以及校正前后的性能分析。四、進(jìn)度計(jì)劃序號(hào)設(shè)計(jì)內(nèi)容完成時(shí)間備注1基礎(chǔ)知識(shí)、數(shù)學(xué)模型2012年12月31日2時(shí)域分析法、頻域分析2013年1月4日3根軌跡分析、系統(tǒng)校正2013年1月5日4整理打印課程設(shè)計(jì)報(bào)告，并答辯2013年1月6日五、設(shè)計(jì)成果要求上機(jī)用MATLAB編程解題，從教材或參考書中選題，控制系統(tǒng)模型、控制系統(tǒng)的時(shí)域分析法、控制系統(tǒng)的根軌跡分析法、控制系統(tǒng)的頻域分析法每章選擇兩道題。第六章校正選四道，其中根軌跡超前校正一道、根軌跡滯后校正一道、頻域法超前校正一道、頻域法滯后校正一道。并針對(duì)上機(jī)情況打印課程設(shè)計(jì)報(bào)告。課程設(shè)計(jì)報(bào)告包括題目、解題過程及程序清單和最后的運(yùn)行結(jié)果（曲線），課程設(shè)計(jì)總結(jié)或結(jié)論以及參考文獻(xiàn)。學(xué)生姓名：指導(dǎo)教師：年月日二、設(shè)計(jì)正文1.基礎(chǔ)知識(shí)、數(shù)學(xué)模型題目一：求控制系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)（如圖）方法一（在Matlab中直接編程建模）MaG1=tf([10],[11]);G2=tf([2],[110]);G1=tf([10],[11]);G2=tf([2],[110]);H2=tf([12],[13]);H1=tf([50],[168]);GH=feedback(G2,H2,+1);Gc=GH*G1;G=feedback(Gc,H1)結(jié)果為：Transferfunction:20s^3+180s^2+520s+480-----------------------------------------------------s^6+11s^5+43s^4+67s^3+118s^2+252s-32方法二：（用Matlab軟件的simulink工具搭建模型）求傳遞函數(shù)模型如下：輸入下列程序：[A,B,C,D]=linmod('untitled');[A,B,C,D]=linmod('untitled');%將模型轉(zhuǎn)為狀態(tài)空間模型[num,den]=ss2tf(A,B,C,D);printsys(num,den,'s')%將模型轉(zhuǎn)為傳遞函數(shù)模型運(yùn)行結(jié)果為num/den=運(yùn)行結(jié)果為num/den=s^5+s^4+20s^3+180s^2+520s+480------------------------------------------------------------------s^6+11s^5+43s^4+67s^3+118s^2+252s-32可以看出仿真產(chǎn)生了很小的誤差，但是不影響實(shí)際作用分析：經(jīng)過第一個(gè)題的嘗試，我已經(jīng)能夠運(yùn)用Matlab軟件建立一些系統(tǒng)模型能建立一些相對(duì)復(fù)雜的模型，并求出它的傳遞函數(shù)，這個(gè)對(duì)我們的實(shí)際生活工作時(shí)很有用的，工作中，很多系統(tǒng)的復(fù)雜程度超出了人工運(yùn)算，只有能用計(jì)算機(jī)建模，分析不僅運(yùn)算速度大大加快，而且準(zhǔn)確率提高！同時(shí)，在題中嘗試使用simulink工具搭建模型解答，這種方法能夠大大縮短我們的編程實(shí)踐，如果有復(fù)雜題目，我們應(yīng)該使用simulink搭建模型進(jìn)行仿真，可以的出與理論結(jié)果相差很小的結(jié)果！題目二：已知一系統(tǒng)的傳遞函數(shù)求其零極點(diǎn)及增益并畫出零極點(diǎn)圖。程序如下：程序如下：num=[1411];den=conv([163],[120]);G=tf(num,den)[z,p,k]=zpkdata(G,'v');pzmap(G)Transferfunction:Transferfunction:s^2+4s+11--------------------------s^4+8s^3+15s^2+6sz=+-p=0k=1分析：題目二是求零極點(diǎn)模型和增益，零極點(diǎn)模型在控制系統(tǒng)中很重要，因?yàn)樗歉壽E分析的基礎(chǔ)，通過這個(gè)題，我會(huì)構(gòu)建一個(gè)函數(shù)的零極點(diǎn)模型，畫零極點(diǎn)圖。從數(shù)學(xué)模型入手研究自動(dòng)控制系統(tǒng)，利用控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，就可以撇開系統(tǒng)具體的物理模型，探究系統(tǒng)的共同規(guī)律，可以對(duì)控制系統(tǒng)有普遍意義上的研究。2.控制系統(tǒng)的時(shí)域分析題目三：已知單位負(fù)反饋系統(tǒng)的的開環(huán)傳遞函數(shù)為G=是判斷次閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。解：首先要求閉環(huán)系統(tǒng)的特征多項(xiàng)式，程序代碼如下：運(yùn)行結(jié)果為：d運(yùn)行結(jié)果為：dens=s^4+s^3+s^2+s+z=-2;p=[0-3];k=;Go=zpk(z,p,k);Gc=tf(feedback(Go,1));dc=;dens=poly2str(dc{1},'s')根據(jù)特征多項(xiàng)式，求其特征根來(lái)判斷系統(tǒng)穩(wěn)定性。運(yùn)行結(jié)果如下p=運(yùn)行結(jié)果如下p=+-den=[1];den=[1];p=roots(den)由于只有負(fù)實(shí)軸的特征根，所以此系統(tǒng)是穩(wěn)定的。分析：題目三討論的問題是我們學(xué)習(xí)這門課程的一個(gè)很重要的方面穩(wěn)定性，我們?cè)谏罟ぷ髦醒芯恳粋€(gè)系統(tǒng)往往都是想把它投入使用造福人類，而系統(tǒng)的穩(wěn)定性與否，與系統(tǒng)的實(shí)用性息息相關(guān)，此題是通過求系統(tǒng)閉環(huán)函數(shù)的特征跟來(lái)判斷穩(wěn)定與否，如果特征跟位于坐標(biāo)平面作伴平面，則系統(tǒng)穩(wěn)定，反之不穩(wěn)定，我們?cè)谠O(shè)計(jì)，制造控制系統(tǒng)的時(shí)候就有法可依，做了這個(gè)題目以后，我能夠很快的在計(jì)算機(jī)上得出系統(tǒng)穩(wěn)定與否，為我們下一步研究奠基，只有系統(tǒng)穩(wěn)定可行了，我們才能做出一個(gè)穩(wěn)定使用的系統(tǒng)！題目三也給我們提供一種方法求穩(wěn)定新，即看其特征根分布！題目四：典型二階系統(tǒng)傳遞函數(shù)為Gc(s)=1.對(duì)于，求閉環(huán)系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)2將阻尼比的只固定在，繪制在各頻率下的單位響應(yīng)階躍曲線程序如下：wn=1;wn=1;zetas=[0::1,2,3,4,5];t=0::12;holdonfori=1:length(zetas)Gc=tf(wn^2,[1,2*zetas(i)*wn,wn^2]);step(Gc,t)endgridon,holdoff matlab運(yùn)行后曲線如下：2.程序如下：wn=[::1];wn=[::1];z=;t=0::12;holdonfori=1:length(wn)Gc=tf(wn(i)^2,[1,2*z*wn(i),wn(i)^2]);step(Gc,t)endgridon,holdoff運(yùn)行結(jié)果;分析：題目四通過對(duì)典型二階系統(tǒng)不同阻尼，不同頻率進(jìn)行了分析，通過第一問，我們可以得出結(jié)論：過阻尼（>1）的時(shí)候時(shí)間響應(yīng)的調(diào)節(jié)時(shí)間最長(zhǎng)，進(jìn)入穩(wěn)態(tài)很慢，沒有超調(diào)量。臨界阻尼()沒有超調(diào)量且響應(yīng)時(shí)間較過阻尼小。無(wú)阻尼()的時(shí)候系統(tǒng)表現(xiàn)出等幅震蕩，沒有穩(wěn)態(tài)。欠阻尼()的時(shí)候上升時(shí)間很快調(diào)節(jié)時(shí)間很短，但是有超調(diào)量，但是如果選擇合適的可能使超調(diào)量較小，調(diào)節(jié)時(shí)間較短，這在我們實(shí)際設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)中有指導(dǎo)作用，我們應(yīng)該重點(diǎn)研究欠阻尼的情況，力求控制系統(tǒng)性能最優(yōu)！通過第二問，可以的出結(jié)論當(dāng)振蕩頻率增加時(shí)，系統(tǒng)的響應(yīng)速度加快，但是響應(yīng)曲線的峰值保持不變，也可以利用這點(diǎn)，對(duì)系統(tǒng)的快速性進(jìn)行調(diào)整！3.控制系統(tǒng)的根軌跡分析題目五：已知反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為G（s）=試?yán)L制系統(tǒng)的根軌跡。并求當(dāng)系統(tǒng)階躍響應(yīng)單調(diào)收斂時(shí)K的值。解題程序如下：num=[124];den1=conv([10],[14]);den2=conv([16],[11]);den=conv(den1,den2);G=tf(num,den);rlocus(G);holdon;gridoff;axis([-82-55]);運(yùn)行結(jié)果如下：分析：題目五是對(duì)一個(gè)較復(fù)雜的系統(tǒng)，用軟件繪制其根軌跡，這個(gè)題讓我對(duì)rlocus函數(shù)，axis函數(shù)，holdon，gridoff等繪圖時(shí)用到的重要函數(shù)語(yǔ)句有了一定的了解并可從途中給出的信息知道當(dāng)0<k<時(shí)，系統(tǒng)的階躍響應(yīng)單調(diào)收斂，在圖中也可以對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性作出判定，當(dāng)K值使根軌跡在左半平面時(shí)，系統(tǒng)是穩(wěn)定的，反之不穩(wěn)定。題目六：如圖，試求采樣周期分別為T=2s,1s,時(shí)，用根軌跡分析使閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定k的取值范圍。程序如下：z=[];z=[];p=[0-1];k=1;Gzpk=zpk(z,p,k);G=tf(Gzpk);forT=[21]Gd=c2d(G,T);rlocus(Gd);holdon;axisequal;endset(findobj('marker','x'),'markersize',8);set(findobj('marker','x'),'linewidth',;set(findobj('marker','o'),'markersize',8);set(findobj('marker','o'),'linewidth',;結(jié)果如下：由圖中數(shù)據(jù)顯示可知，當(dāng)采樣周期為T=2s時(shí)，0<k<閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定，采樣周期為T=1s時(shí)，0<k<閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定；當(dāng)采樣周期為T=時(shí)，0<k<閉環(huán)穩(wěn)定分析：題目五是在離散系統(tǒng)下取不同的采樣時(shí)間后通過根軌跡分析其穩(wěn)定性，離散系統(tǒng)在生活中很常見，研究離散系統(tǒng)也是我們這門課程的重點(diǎn)。我們知道離散系統(tǒng)中，如果根落在以原點(diǎn)為圓心的單位圓中，那么系統(tǒng)穩(wěn)定，反之不穩(wěn)定，通過這道題的上機(jī)訓(xùn)練，讓我對(duì)離散系統(tǒng)穩(wěn)定行的判定有新一步認(rèn)識(shí)，當(dāng)系統(tǒng)中增益K對(duì)穩(wěn)定性的影響未知時(shí)，可以通過這種方法，將與單位圓的交點(diǎn)信息獲得后，就可以得出K與系統(tǒng)穩(wěn)定性的關(guān)系，大大提高我們的工作效率！4.控制系統(tǒng)的頻域分析題目七：已知系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)為Go(s)=試?yán)L制系統(tǒng)伯德圖，并求系統(tǒng)相角穩(wěn)定裕量和幅值穩(wěn)定裕量。解：繪制對(duì)數(shù)幅頻曲線，并確定相角穩(wěn)定裕量和幅值穩(wěn)定裕量程序如下：程序如下：num=500*[1];den1=conv([10],[1]);den2=conv([1],[1]);den=conv(den1,den2);Go=tf(num,den);w=logspace(0,4,50);bode(Go,w)margin(Go)[Gm,Pm,Wcg,Wcp]=margai(Go)從圖中可看出Gm=；Pm=分析：題目八從系統(tǒng)的伯德圖出發(fā)，分析了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，并且求出了一個(gè)工程上很重要的問題，穩(wěn)定裕量，工程上由于現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的原因，一般設(shè)計(jì)系統(tǒng)的時(shí)候都不是臨界穩(wěn)定就可以，我往往留出一定的裕量，這樣在環(huán)境變化的時(shí)候系統(tǒng)能夠穩(wěn)定安全的運(yùn)行，這個(gè)題目的研究，也是為我們做系統(tǒng)校正的理論基礎(chǔ)。題目八：系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為G（s）=繪制奈氏曲線，并判斷穩(wěn)定性，而后用脈沖響應(yīng)檢驗(yàn)。畫奈奎斯特曲線程序如下：用階躍響應(yīng)驗(yàn)證的程序如下：num=5;num=5;den=conv([12],[125]);den=conv([12],[125]);G=tf(num,den);G=tf(num,den);nyquist(G)step(feedback(G,1))從奈奎斯特曲線中可以看出曲線與實(shí)軸的交點(diǎn)在（，0j） 奈氏曲線不包含（-1，j0）點(diǎn)，并且開環(huán)系統(tǒng)不含有不穩(wěn)定極點(diǎn)，即沒有右半平面根，根據(jù)z=p-N得出z=0，系統(tǒng)穩(wěn)定。右邊的單位階躍響應(yīng)也顯示，經(jīng)過一段時(shí)間的調(diào)節(jié)，系統(tǒng)趨于穩(wěn)定！分析：題目八是一道用奈氏判據(jù)判斷系統(tǒng)穩(wěn)定性的題目，通過這個(gè)題目，我學(xué)會(huì)使用matlab繪制題目的奈氏曲線，繪制出來(lái)后，根據(jù)圖像給的信息，利用奈氏判據(jù)來(lái)判斷其穩(wěn)定性，同時(shí)，在題目中我也添加了階躍響應(yīng)作為驗(yàn)證，得出結(jié)果與奈氏判據(jù)一樣。是我又多了解一種方法判定系統(tǒng)穩(wěn)定性同時(shí)，學(xué)會(huì)繪制奈氏曲線，也可以進(jìn)一步分析非線性系統(tǒng)中描述函數(shù)法的解答。5.控制系統(tǒng)的校正題目九：（根軌跡超前）已知系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為Go（s）=，用根軌跡法確定串聯(lián)校正，使得超調(diào)量不超過30%，調(diào)節(jié)時(shí)間不超過8s。解：繪制原系統(tǒng)的根軌跡圖，用Matlab控制系統(tǒng)工具箱中根軌跡分析圖形界面，程序如下：den=conv([210],[1]);den=conv([210],[1]);num=1;G=tf(num,den);rltool(G)在系統(tǒng)中添加零極點(diǎn)，得到如下圖所示的根軌跡：可知校正環(huán)節(jié)的函數(shù)為G=！隨后，在同一坐標(biāo)下同時(shí)繪制出校正前后的階躍響應(yīng)程序如下：den=conv([210],[1]);num=1;den=conv([210],[1]);num=1;G1=tf(num,den);Gb=feedback(G1,1)den1=[1];num1=[1];G2=tf(num1,den1);G=feedback(G1*G2,1);step(Gb,'r--',G,'b');holdon;gridon;gtext('校正前')gtext('校正后')Transferfunction:1---------------------s^3+s^2+s+1分析：題目九從根軌跡的角度出發(fā)，通過對(duì)系統(tǒng)加上零極點(diǎn)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行校正，在這過程中，我掌握了Matlab中工具箱的運(yùn)用，通過根軌跡分析界面便可以按照校正原理隨意加入零極點(diǎn)，并觀察其時(shí)域響應(yīng)，如果不滿意可以用橡皮檫清楚，這種方法的優(yōu)點(diǎn)是十分方便，因?yàn)樵O(shè)計(jì)者可以根據(jù)自己的需要自己調(diào)節(jié)零極點(diǎn)，直到滿足要求。最后的校正結(jié)果也令人滿意，題目要求的超調(diào)量，調(diào)節(jié)時(shí)間全部的滿足要求。通過這個(gè)題我也理解了根軌跡校正法的原理，在開環(huán)中串聯(lián)上一個(gè)超前校正網(wǎng)絡(luò)，零點(diǎn)作用強(qiáng)于極點(diǎn)作用，根軌跡會(huì)向左半平面靠實(shí)軸的的方向移動(dòng)，是系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)得以改善，超調(diào)量減小，調(diào)節(jié)時(shí)間加快！題目十：（根軌跡滯后）設(shè)單位反饋系統(tǒng)有一個(gè)受控對(duì)象Go(s)=設(shè)計(jì)滯后補(bǔ)償，是系統(tǒng)滿足下列指標(biāo)1.階躍響應(yīng)調(diào)整時(shí)間小于5s；2.超調(diào)量小于17%；速度誤差系數(shù)不小于10。設(shè)置系統(tǒng)的阻尼線，確定主導(dǎo)極點(diǎn)程序如下：運(yùn)行結(jié)果：z=運(yùn)行結(jié)果：z=zeta=0::;sigma=exp(-zeta*pi./sqrt(1-zeta.^2))*100;plot(zeta,sigma);xlable(‘\zeta’);ylable(‘\sigma’);z=spline(sigma,zeta,17)查看原系統(tǒng)根軌跡圖，確定期望主導(dǎo)極點(diǎn)。程序如下：Go=tf(1,conv([130],[16]));Go=tf(1,conv([130],[16]));Rlocus(Go);sgrid(.4913,[])由根軌跡圖可以讀出，期望的主導(dǎo)極點(diǎn)為-1±。同時(shí)可在根軌跡上讀出期望幾點(diǎn)出增益為，校正前系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差系數(shù)為Kv=(3*6)=.按照要求，偶極子的零點(diǎn)和極點(diǎn)的比值應(yīng)為10/=.則去Zc=,Px=則校正環(huán)節(jié)為Gc（s）=得出校正后系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為Gc(s)Go(s)=運(yùn)行下列程序后：p=[0-3-6];z=[];G=zpk(z,p,1);rlocus(G)sgrid(.4913,[])figure(2)k=;step(feedback(k*G,1))[n,d]=tadata(G,’v’);Kv=dcgain*[n,0],d)可得出校正后的根軌跡與階躍響應(yīng)與校正后的Kv運(yùn)行結(jié)果為：kv=看圖中，超調(diào)量（=17%）和調(diào)節(jié)時(shí)間（ts=）也滿足要求，則設(shè)計(jì)的校正符合要求！分析：題目十使用根軌跡設(shè)計(jì)滯后校正，主要用于改善系統(tǒng)中的穩(wěn)態(tài)性能，但是一般對(duì)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能改變不大，在設(shè)計(jì)滯后網(wǎng)絡(luò)時(shí)，為了使校正后系統(tǒng)的根軌跡主要分支通過閉環(huán)主導(dǎo)極點(diǎn)同時(shí)能夠大幅提高系統(tǒng)的開環(huán)增益，我們?cè)O(shè)計(jì)時(shí)就把滯后網(wǎng)絡(luò)的零極點(diǎn)設(shè)置在離虛軸較近的地方，且相互靠近，這樣既不會(huì)太多影響動(dòng)態(tài)性能，又可以大大提高系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)性能，這在我們?cè)O(shè)計(jì)時(shí)具有指導(dǎo)作用！題目十一(頻域法超前校正)設(shè)被控對(duì)象的傳遞函數(shù)為Go(s)=其設(shè)計(jì)要求為KV=1000,>45oWc>165rad/s,20logKg>15dB.解：根據(jù)設(shè)計(jì)要求，K=1000，初步設(shè)計(jì)時(shí)，把，Wc=168運(yùn)行以下程序，求的校正裝置：K=1000;pm=47;wc=168;ng0=K*[1];dg0=conv([10],conv([1],[1]));g0=tf(ng0,dg0);t=[0::];w=logspace(0,4);運(yùn)行結(jié)果為：[mu,pu]=bode(ng0,dg0,w);Transferfunction:s+1--------------Transferfunction:s+1--------------s+1g=ngv/dgv;theta=180*angle(g)/pi;alf=ceil(pm-(theta+180)+5);phi=(alf)*pi/180;a=(1+sin(phi))/(1-sin(phi));dbmu=20*log10(mu);mm=-10*log10(a);wgc=spline(dbmu,w,mm);T=1/(wgc*sqrt(a));ngc=[a*T,1];dgc=[T,1];gc=tf(ngc,dgc)s+1s+1--------------s+1可知校正裝置的函數(shù)為g0c=將校正結(jié)果前后的bode圖顯示出來(lái)程序如下顯示結(jié)果如下：g0c=g0c=tf(g0*gc);bode(g0,'r--',g0c,'b',w),gridon,[gm,pm,wcg,wcp]=margin(g0c)Kn=20*log10(gm)gtext('校正前')gtext('校正后')gtext('校正前')gtext('校正后')gm=gm=pm=wcg=wcp=從結(jié)果中可看出pm>45o,Wc>165rad/s,20logKg>15dB滿足題目要求！將校正前后的階躍響應(yīng)圖繪出，程序如下b1=feedback(g0,1);b1=feedback(g0,1);b2=feedback(g0c,1);t=0::step(b1,t,b2,t)gridongtext('校正前')gtext('校正后')分析：題目十一是用頻域法做超前校正，校正發(fā)生在系統(tǒng)的中頻段，當(dāng)我們?cè)诠こ讨?，系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性不能滿足我們的需求，穿越頻率和相角裕量偏小的時(shí)候，我們可以利用串聯(lián)超前校正來(lái)時(shí)穿越頻率Wc和相位裕量同時(shí)增加，在階躍響應(yīng)中，表現(xiàn)在調(diào)節(jié)時(shí)間減小，超調(diào)量減小，效果明顯。題目十二：（頻域法滯后校正）已知反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為G（s）=設(shè)計(jì)滯后校正網(wǎng)絡(luò)，是系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)速度誤差系數(shù)Kv=30s-1，相位裕量不小于40o解：由系統(tǒng)的靜態(tài)速度誤差系數(shù)要求Kv=30s-1，可得K=1500.編寫程序進(jìn)行校正，程序如下：delta=6;%調(diào)節(jié)參數(shù)s=tf('s');G=1500/s/(s+10)/(s+5);%得到原系統(tǒng)figure(1)margin(G)%查看原系統(tǒng)的穩(wěn)定裕度f(wàn)igure(2)step(feedback(G,1))%查看原系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)ex_pm=42%期望相位裕度phi=-180+ex_pm+deta;%期望幅值穿越頻率處相位[mag,phase,w]=bode(G);%由bode函數(shù)返回系統(tǒng)參數(shù)wc=spline(phase,w,phi);%由bode函數(shù)返回系統(tǒng)參數(shù)mag1=spline(w,mag,wc);%期望剪切頻率處的原系統(tǒng)幅值magdB20*log10(mag1);%幅值單位轉(zhuǎn)換beta=10^(-magdB/20);%求校正器參數(shù)betat=1/(beta*(wc/10));%求校正參數(shù)tGc=(1+beta*t*s)/(1+t*s);%得到校正模型figure(3)margin(Gc*G);%查看校正后的bode圖figure(4)step(feedback(Gc*G,1))%查看校正后的階躍響應(yīng)曲線校正前的的bode圖（不穩(wěn)定）：校正前的bode圖：校正前的階躍響應(yīng)：校正后的階躍響應(yīng)：分析：本題是用頻率法對(duì)系統(tǒng)經(jīng)行之后校正，從得出結(jié)果可看出，校正效果很明顯，達(dá)到了需要的要求，基于bode的滯后校正是利用了滯后網(wǎng)絡(luò)的高頻幅值衰減特性，使校正后幅值的穿越頻率下降，借助于校正前系統(tǒng)在該幅值穿越頻率處的相位，是系統(tǒng)獲得足夠的相位裕度！可以得出結(jié)論，滯后網(wǎng)絡(luò)有高頻衰減特性，減小系統(tǒng)帶寬，降低系統(tǒng)響應(yīng)速度，當(dāng)系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間要求不高而對(duì)抑制噪聲要求高時(shí)，我們通常選用串聯(lián)滯后校正，此外，若系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能不滿足指標(biāo)時(shí)，，也可采用串聯(lián)滯后校正提高系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)精度！三、課程設(shè)計(jì)總結(jié)或結(jié)論設(shè)計(jì)總結(jié)與心得體會(huì)：1.在課程設(shè)計(jì)初期，我仔細(xì)閱讀了一些老師給的資料，對(duì)整個(gè)設(shè)計(jì)過程有了一定的了解，對(duì)課設(shè)的立意，選題有初步的認(rèn)識(shí)，可以說是站在