串联超前校正课程的设计.doc

天津城市建设学院 课程设计任务书 201 —2011 学年第 学期 系 专业 班级 课程设计名称： 设计题目： 完成期限：自 年5 月 30 日至 年 月 日共 周 设计依据、要求及主要内容： 要求校正后系统对单位斜坡输入信号的稳态误差，相角裕度，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Bode图，确定原系统的幅值裕度和相角裕度。 3、设计校正装置，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）： 教研室主任（签字）： 批准日期：…………………………………………………………………………………2 对原系统进行分析…………………………………………………………………3 绘制原系统的单位阶跃曲线…………………………………………………3 绘制原系统bode图…………………………………………………………3 绘制原系统奈式曲线…………………………………………………………4 绘制原系统根轨迹……………………………………………………………4 校正系统的确定……………………………………………………………………5 对校正后的装置进行分析…………………………………………………………5 绘制校正后系统bode图………………………………………………………5 绘制校正后系统单位阶跃响应曲线…………………………………………6 绘制校正后的奈式曲线………………………………………………………7 绘制校正后的根轨迹…………………………………………………………7 总结…………………………………………………………………………………8 附图…………………………………………………………………………………9 参考文献……………………………………………………………………………15 一绪论 所谓校正，就是在系统中加入一些其参数可以根据需要而改变的机构或装置，使系统整个特性发生变化，从而满足给定的各项性能指标。系统校正的常用方法是附加校正装置。按校正装置在系统中的位置不同，系统校正分为串联校正、反馈校正和复合校正。按校正装置的特性不同，又可分为PID校正、超前校正、滞后校正和滞后-超前校正。 利用超前网络或PD控制器进行串联校正的基本原理，是利用超前网络或PD控制器的相角超前特性 采用串联校正装置的优点 采用串联超前校正可使开环系统截止频率增大，从而闭环系统带宽也增大，使响应速度加快 适用范围 应当指出，在有些情况下采用超前校正是无效的，它受以下两个因素的限制： 1）闭环带宽要求。若待校正系统不稳定，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，超前网络的a值必须选的很大，从而造成已校正系统带宽过大，使得通过系统的高噪声电平很高，很可能是系统失控。 2）在截止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，带校正系统相角迅速减小，是以矫正系统的相角裕度改善不大，很难得到足够的相角超前量 二对原系统进行分析 Ⅰ绘制原系统的单位阶跃响应 已知单位反馈系统的开环传递函数为： 要求校正后系统对单位斜坡输入信号的稳态误差，相角裕度，试设计串联超前校正装置。 Ⅰ对原系统进行分析，绘制原系统的==0.01 取k=1 则原开环传递函数……………………. ① 应用MATLAB仿真绘制响应图如图(1)所示。MATLAB文本如下：校正前单位阶跃响应： num=[100]; den=[0.04 1 0]; sys=tf(num,den); sys1=feedback(sys,1); t=0:0.01:3; step(sys1,t) hold on grid hold off Ⅱ原系统BODE图的绘制 典型环节分解； 惯性环节 ： W==25rad 由系统BODE图得系统截止频率： =47 rad γ== =0-=-180 ∞； 经MATLAB仿真后的图如图2所示。其仿真文本为： num=[100]; den=[0.04 1 0]; sys=tf(num,den); margin(sys) hold on grid hold off Ⅲ奈氏曲线 系统开环传递函数标准形式为G（s）=2500/s(s+25)。 分析： 起点：A(w)=，Φ(w)=-90 终点：A(w)=0，Φ(w)=-180。 与实轴的交点：经计算得G(jw)=-2500J(Jw-25)/[w(w+625)] 所以与实轴无交点 应用MATLAB仿真绘制Nyquist曲