自动控制原理实验七 基于MATLAB控制系统频域法串联校正设计

实验七

基于

MATLAB

控制系统频域法串联校正设计

一、实验目的

（

1

）对给定系统设计满足频域或时域指标的串联校正装置；

（

2

）掌握频域法设计串联校正的方法；

（

3

）掌握串联校正环节对系统稳定性及过渡过程的影响。

二、实验原理及内容

利用

MATLAB

可以方便的画出

Bode

图并求出幅值裕量和相角裕量。将

MATLAB

应用到经

典理论的校正方法中，

可以方便的校验系统校正前后的性能指标。

通过反复试探不同校正参

数对应的不同性能指标，能够设计出最佳的校正装置。

1

、串联超前校正

用频域法对系统进行超前校正的基本原理，

是利用超前校正网络的相位超前特性来增大

系统的相位裕量，

以达到改善系统瞬态响应的目标。

为此，

要求校正网络最大的相位超前角

出现在系统的截止频率（剪切频率）处。

串联超前校正的特点：

主要对未校正系统中频段进行校正，

使校正后中频段幅值的斜率

为

-20dB/dec

，且有足够大的相位裕度；超前校正会使系统

瞬态响应的速度变快

，校正后系

统的

截止频率增大

。

这表明校正后，

系统的频带变宽，

瞬态响应速度变快，

相当于微分效应；

但系统抗高频噪声的能力变差。

用频率法对系统进行串联超前校正的一般步骤为：

1

）根据稳态误差的要求，确定开环增益

K

。

2

）

根据所确定的开环增益

K

，

画出未校正系统的波特图，

计算未校正系统的相位裕度。

3

）计算超前网络参数

a

和

T

。

4

）确定校正网络的转折频率。

5

）画出校正后系统的波特图，验证已校正系统的相位裕度。

【

7-1

】

给定系统如图

7-1

所示，

试设计一个串联校正装置，

使系统满足幅值裕量大于

10

分

贝，相位裕量≥

45

o

为了满足上述要求，试探地采用超前校正装置

G

c

(s)

，使系统变为图

7-2

的结构。

图

7-1 

校正前系统