自动控制原理课程设计班级：姓名：学号：指导教师：设计时间：评语：成绩评语目录TOC\o"1-3"\h\uHYPERLINK\l_Toc20712一设计目的3HYPERLINK\l_Toc28030二设计过程：PAGEREF_Toc280303HYPERLINK\l_Toc31549三．仿真实现5HYPERLINK\l_Toc15468四．电路模拟实现原理PAGEREF_Toc154686HYPERLINK\l_Toc15044五．思考8HYPERLINK\l_Toc13953六.心得体会PAGEREF_Toc139539HYPERLINK\l_Toc27056七．参考文献9题目一连续定常系统的频率法超前校正一设计目的了解串联超前校正环节对系统稳定性及过渡过程的影响；掌握用频率特性法分析自动控制系统动态特性的方法；掌握串联超前校正装置的设计方法和参数调试技术；掌握设计给定系统超前校正环节的方法，并用仿真技术验证校正环节理论设计的正确性。掌握设计给定系统超前校正环节的方法，并模拟实验验证校正环节理论设计的正确性。内容已知单位反馈控制系统的开环传递函数为：设计超前校正装置，使校正后系统满足：二设计过程：（1）根据稳态误差的要求，确定系统的开环增益K解得（2）由于开环增益,则未校正系统的伯德图如下：程序：num=100000;den=[1,110,1000,0];[mag,phase,w]=bode(num,den);margin(mag,phase,w);图1.1未校正系统的伯德图由图中可以看出相位裕量角为1.58°。谐振峰值为给定系统的相位裕量值超前装置提供的相位超前量，（5）根据所确定的最大相位超前角，按下式计算相应的（6）计算校正装置在处的幅值。由于校正系统的对数幅频特性图，求得其幅值为处的频率，该频率就是校正后系统的开环剪切频率，即（7）确定校正网络的转折频率和；超前校正装置的传递函数为：校正后的传递函数为：三．仿真实现（1）校正前的系统框图为：图1.2校正前的系统框图（2）校正前、后系统的仿真结果为：图1.3校正前、后Matlab/simulink的系统仿真结果（3）超前校正网络的程序及伯德图程序：Gc=tf([0.0581],[0.005521]);bode(Gc)margin(Gc)图1.4超前校正网络的伯德图（4）校正后的伯德图程序及伯德图为程序：>>num=100000;den=[1,110,1000,0];[mag,phase,w]=bode(num,den);margin(mag,phase,w);>>holdon>>G=zpk([-17.22],[0-10-100-191.8],1111100);>>bode(G)margin(G)图1.5校正前、后系统的伯德图四．电路模拟实现原理图1.6超前校正前系统的模拟原理图图1.7超前校正前系统的模拟原理结果图图1.8超前校正后系统的模拟原理图图1.9超前校正后系统的模拟原理结果图五．思考(1)超前校正对改善系统性能有什么作用？什么情况下不宜采用超前校正？答：超前校正是通过其相位超前特性来改善系统的品质；超前校正增大了系统的相位裕量和截止频率（剪切频率），从而减小瞬态响应的超调量，提高其快速性；超前校正对提高稳态精度作用不大；超前校正适用于稳态精度已经满足、但瞬态性能不满足要求的系统。当未校正系统的相角在所需剪切频率附近向负相角方面急剧减小时，采用串联校正环节效果不大；或者当需要超前相角的数量很大时，超前校正的网络的系数α值需选择很小，从而使系统的带宽过大高频噪声能顺利通过系统。以上两种情况不宜采用串联超前校正。（2）是否有其他形式的校正方案？答：校正装置的连接方式：(1)串联校正；(2)反馈校正。其中串联校正又包括串联超前校正、串联滞后校正和串联超前滞后校正。（3）分析校正前后系统的阶跃响应和Bode图，说明校正装置对系统性能的作用。答：增加开环频率特性在剪切频率附近的正相角，从而提高了系统的相角裕度；减小对数幅频特性在幅值穿越频率上的负斜率，从而提高了系统的稳定性；提高了系统的频带宽度，从而提高了系统的响应速度；不影响系统的稳态性能。但若原系统不稳定或稳定裕量很小且开环相频特性曲线在幅值穿越频率附近有较大的负斜率时，不宜采用相位超前校正；因为随着幅值穿越频率的增加，原系统负相角增加的速度将超过超前