串联超前校正装置的设计毕业设计123范例.doc

学 号 ? （） 设计说明书 ? ? ? 起止日期： 年 月 日 至 年 月 日 ? ? 学生姓名 班级 成绩 ? 指导教师(签字) ? ? ? 控制与机械工程学院 2015年 月 日 天津城建大学 课程设计任务书 2014 —2015 学年第 2 学期 智能化12-4 班级 课程设计名称： 设计题目： 完成期限：自 2015 年7 月 6 日至 2015 年 7 月 10 日共 周设计依据、要求及主要内容： 要求校正后系统相角裕度，截止频率，试设计串联超前校正装置。 基本要求： 1、对原系统进行分析，绘制原系统的单位阶跃响应曲线， 2、绘制原系统的Bode图，确定原系统的幅值裕度和相角裕度。 3、绘制原系统的Nyquist曲线。 4、绘制原系统的根轨迹。 5、设计校正装置，绘制校正装置的Bode图。 6、绘制校正后系统的Bode图、确定校正后系统的幅值裕度和相角裕度。 7、绘制校正后系统的单位阶跃响应曲线。 8、绘制校正后系统的Nyquist曲线。 9、绘制校正后系统的根轨迹。 指导教师（签字）： 系（教研室）主任（签字）： 批准日期： 目录 一、绪论 1 二、原系统分析 1 2.1原系统的单位阶跃响应曲线 1 2.2 原系统的Bode图 2 2.3 原系统的Nyquist曲线 3 2.4 原系统的根轨迹 3 三、校正装置设计 4 3.1 校正装置参数的确定 4 3.2 校正装置的bode图 5 四、校正后系统的分析 5 4.1校正后系统的单位阶跃响应曲线 5 4.2 校正后系统的Bode图 5 4.3校正后系统的Nyquist曲线 5 4.4 校正后系统的根轨迹 6 五、总结 6 六、参考文献 6 七、附图 7 一、绪论 概述超前或滞后校正的优缺点和适用范围 串联超前校正的基本原理：利用超前网络的相角超前特性。只要正确的将超前网络的交接频率1/aT和1/T选择在带校正系统截止频率的两旁，并适当选取参数a和T,就可以校正系统的截止频率和相角裕度满足性能指标的要求，从而改善系统的动态性能。 串联超前校正的优点：保证低频段满足稳态误差，改善中频段，使截止频率增大，相角裕度变大，动态性能提高，高频段提高使其抗噪声干扰能力降低。 有些情况下采用串联超前校正是无效的，它受到以下两个因素的限制： 闭环宽带要求。若待校正系统不稳定的话，为了得到规定的相角裕度，需要超前网络提供很大的相角超前量。这样的话，超前网络的a值必须选取的很大，从而造成已校正系统带宽过大，使得通过系统的高频噪声电平很高，很可能使系统失控。 在截至频率附近相角迅速减小的待校正系统，一般不宜采用串联超前校正。因为随着截止频率的增大，待校正系统相角迅速减小，使已校正系统的相角裕度改善不大，很难得到足够的相角超前量，在一般情况下，产生这种相角迅速减小的原因是，在待校正系统的截止频率附近，或有交接频率彼此靠近的惯性环节；或由两个交接频率彼此相等的惯性环节；或有一个震荡环节。 二、原系统分析 2.1原系统的单位阶跃响应曲线 单位反馈系统的开环传递函数，所以单位反馈系统的Φ(s)=C(S)/R(s),R(S)=1/s,所以 ,经过拉斯反变换得到C（t）的图像，应用Matlab可绘制出开环系统阶跃响应曲线见图一，由图可得相角裕度，截止频率，不满足条件，所以用串联超前矫正装置的设计。 由图可得ts=3s；ess=0，tp=1s 校正前单位阶跃响应 MATLAB程序如下： num=[15]; den=[1 1 0]; sys=tf(num,den); sys1=feedback(sys,1); t=0:0.1:45; step(sys1,t) hold on grid hold off 2.2 原系统的Bode图 a确定各交接频率ω及斜率变化值 最小相位惯性环节：ω1=1， 斜率减小20db/dec; 最小交接频率： ω1=1 b绘制频段（ωωmin）渐进特性曲线。 有20㏒（20/w）讲w=0.1带入，得知过点（1,20㏒200），斜率为-20de/dec. C绘制频段(ω≧ωmin)渐进特性曲线 0.1≦ω1, k=-20db/dec ω≧1, k=-40db/dec d计算相角裕度 =1 有=3.81 所以=180-90-arctan=15 e计算幅值裕度 -arctan-90=-180 有ωx=∞rad/