自动控制原理MATLAB课程设计--滞后-超前校正.doc

《自动控制原理MATLAB课程设计--滞后-超前校正》 本次课程设计主要目标是让学生深入理解自动控制系统的设计过程，掌握系统稳定性分析、稳态误差分析和动态特性分析的方法，以及利用MATLAB进行控制理论的计算和研究。设计内容包括阅读相关资料，对系统进行各种性能分析，设计校正系统以满足特定的性能指标。具体要求学生能够熟练运用MATLAB的CONTROL SYSTEM工具箱和SIMULINK仿真软件。 设计步骤分为以下几步： 1. 自学MATLAB基础知识，包括基本操作命令和控制系统工具箱的使用，并进行上机实践。 2. 使用频率法在MATLAB中进行串联校正设计，以满足给定的性能指标。例如，设计一个滞后-超前校正装置，使得系统的相角裕度大于等于40°，静态速度误差系数等于20。通过计算，可以得到校正装置的参数和校正后系统的开环传递函数。 3. 利用MATLAB程序求解校正前后系统的特征根，以此判断系统的稳定性。校正前的系统经过分析，其特征根位于左半平面，表明系统是稳定的。校正后的系统特征根同样全部在左半平面，也保持了稳定性。 4. 分别绘制校正前后的单位脉冲响应曲线、单位阶跃响应曲线和单位斜坡响应曲线，分析这些曲线的关系，计算动态性能指标如增益误差（Ϭ％）、上升时间（ｔｒ）、峰值时间（ｔｐ）、调节时间（ｔｓ）和稳态误差（ess），并比较校正前后这些指标的变化。 在实际操作中，MATLAB程序可以帮助我们实现这些分析和设计任务。例如，通过`tf`函数创建传递函数模型，`feedback`函数实现系统反馈，`pzmap`函数绘制极点零点图，`roots`函数求解特征根，`impulse`函数生成单位脉冲响应曲线。 通过这个课程设计，学生不仅能够熟悉MATLAB的使用，还能深入理解控制系统的校正策略，提高问题解决能力，为未来在自动控制领域的研究和实践奠定坚实的基础。