系统的滞后频域校正法定义.pdf

《自动控制原理》课程设计中，滞后频域校正法是一种重要的系统优化技术，主要应用于模拟随动控制系统的性能提升。本文将详细阐述这一主题。 一、设计目的 滞后频域校正法的主要目标是让学生熟悉在频域中分析控制系统的理论与方法，掌握滞后-超前校正的工作机制，并通过实际电路设计体验系统校正的实际意义。通过这个设计，学生需要能够实现特定的性能指标，如开环增益、超调量和调节时间。 二、设计任务 设计任务涉及设计一个单位负反馈系统，其开环传递函数为\( G(s) = \frac{10}{s(s+25)(s+1)} \)，并要求通过校正装置使得开环增益达到100K，超调量不超过30%，以及调节时间小于0.5秒。此外，设计中需要利用MATLAB进行仿真分析和设计，并使用Simulink进行验证。同时，还需要在EDA工具EWB上搭建模拟电路，展示校正前后的效果。 三、具体要求 设计者需使用MATLAB进行仿真工作，展示校正前后系统的性能变化，并通过实际电路的搭建，验证理论设计的正确性。这要求设计者具备MATLAB编程和模拟电路设计的能力。 四、设计原理 在控制系统中，串联校正是最常见的校正方式，因为它简单易行且成本较低。本设计采用串联校正，即在校正器与受控对象之间串联连接。针对频域性能指标，设计者需要利用Bode图进行频域法校正。串联校正包括超前校正、滞后校正和滞后-超前校正。 1. 超前校正：超前校正可以提前系统响应，增加相位超前，提高系统的稳定性，减少超调，但可能会引入高频振荡。 2. 滞后校正：滞后校正主要通过增加系统的低频稳定性和抗干扰能力，但它会延长系统的响应时间。 3. 滞后-超前校正：结合了超前和滞后校正的优点，既可以改善相位超前带来的高频不稳定，又可以增强系统的低频特性。 五、设计方案及分析 设计过程包括观察原系统性能，手动计算设计校正装置，然后确定校正方案。在手动计算中，需要分析系统频率响应，确定合适的超前和滞后环节参数，以满足设计任务中的性能指标。在MATLAB中，可以通过绘制Bode图，对比校正前后的幅频特性和相频特性，调整校正装置参数，直至满足设计要求。 六、课程设计总结 通过本次课程设计，学生不仅学习了滞后频域校正法的基本概念，还掌握了如何运用MATLAB和EDA工具进行系统分析和设计。实际电路的搭建和验证进一步加深了对理论知识的理解，使学生能够将理论与实践相结合，提高了解决实际问题的能力。 滞后频域校正法是控制工程中不可或缺的一部分，它能有效地改善系统的动态性能，提高控制系统的稳定性和快速性。通过这样的课程设计，学生可以深入理解和应用这些理论，为未来从事自动化领域的研究和工作打下坚实的基础。