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.docx

"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" 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是自动控制领域中的一项重要实验。该实验旨在设计满足频域或时域指标的串联校正装置，并掌握频域法设计串联校正的方法。通过实验，学生可以掌握串联校正环节对系统稳定性及过渡过程的影响。 实验原理及内容： 在实验中，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。 串联超前校正是一种常用的控制方法，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。串联超前校正的特点是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。 实验步骤： 1. 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。 在实验中，我们使用MATLAB来设计串联超前校正装置，使用频率法对系统进行串联超前校正。我们首先画出未校正系统的Bode图，然后设计一个串联超前校正装置，使系统满足幅值裕量大于10分贝，相位裕量≥45o。通过MATLAB语句，我们可以计算出原系统的幅值裕量与相位裕量，并设计出串联超前校正装置。 在实验结果中，我们可以看出，串联超前校正装置可以明显地改善系统的性能，使系统的相位裕量由28o增加到48o，调节时间由0.28s减少到0.08s。系统的性能有了明显的提高，满足了设计要求。 此外，我们还设计了无源串联超前校正网络的传递函数，使系统的静态加速度误差系数ka=20，相角裕度≥35o。在设计过程中，我们使用了两级超前校正网络，每一级为，以达到设计要求。 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是自动控制领域中的一项重要实验。通过实验，学生可以掌握串联校正环节对系统稳定性及过渡过程的影响，并设计出满足频域或时域指标的串联校正装置。