前言系統校正，就是在系統中加入一些其參數可以根據需要而改變的機構或裝置，使系統整個特性發生變化，從而滿足給定的各項性能指標。系統校正的常用方法是附加校正裝置。按校正裝置在系統中的位置不同，系統校正分為串聯校正、反饋校正和復合校正。串聯滯后校正是利用滯后網絡或PI控制器進行串聯校正的基本原理，利用其具有負相移和負幅值的特斜率的特點，幅值的壓縮使得有可能調大開環增益，從而提高穩定精度，也能提高系統的穩定裕度MATLAB語言是當今國際上科學界(尤其是自動控制領域)最具影響力、也是最有活力的軟件之一。在控制理論教學過程中引進MATLAB軟件輔助教學，以培養系統思維方式為重點進行。在內容上按通過建模組成控制系統、對控制系統進行分析和控制系統設計三部分來劃分，再通過綜合課程設計把三者有機聯系起來。建模部分用MATLAB軟件進行拉普拉斯變換、微分方程求解和各類模型的輸入、形式變換等。分析部分可充分體現MATLAB軟件的強大輔助教學作用，用它可非常方便的觀察各種相應曲線、根軌跡、頻率特性和參數變化對控制系統穩定性、動態特性的影響。設計部分放入綜合課程設計，學生在教師指導下把前面介紹的幾類控制系統的分析方法綜合起來，自學系統校正內容，再用工程案例的形式把建模、系統分析和系統校正(系統設計)有機聯系起來，工程案例以實際工程問題為對象，結合學生已掌握的知識，經適當簡化進行建模、分析、校正等，要求建模用機理方法手算推導，分析校正既用手算又用MATLAB軟件進行，這樣就使學生較完整地初步進行了自動控制原理理論與實際的結合。《自動控制原理》課程設計說明書21.超前校正的原理及方法 4 4 42控制系統的超前校正設計 6 6 83小結及體會 《自動控制原理》課程設計說明書3課程設計任務書進行控制系統的超前校正設計。初始條件：已知一單位反饋系統的開環傳遞函數是要求系統的靜態速度誤差系數K,≤6,γ≥40°。2、在系統前向通路中插入一相位超前校正，確定校正網絡的傳遞函數，3、用MATLAB畫出未校正和已校正系統的根軌跡。4、課程設計說明書中要求寫清楚計算分析的過程，列出MATLAB程序和時間安排：1、課程設計任務書的布置，講解(一天)2、根據任務書的要求進行設計構思。(一天)中的相關工具(一天)4、系統設計與仿真分析。(四天)5、撰寫說明書。(兩天)6、課程設計答辯(一天)指導教師簽名：年月日《自動控制原理》課程設計說明書4控制系統的超前校正設計1.超前校正的原理及方法1.1何謂校正為何校正所謂校正，就是在系統中加入一些參數可以根據需要而改變的機構或裝置使系統整個特性發生改變。校正的目的是為了在調整增益后仍然不能全面滿足設計要求的性能指標的情況下，通過加入校正裝置，使系統性能全面滿足設計要求。1.2超前校正的原理及方法如圖1所示，典型的無源超前裝置由阻容元件組成。其中復阻抗Z?和Z?分別為從式中可看出，無源超前裝置具有幅值衰減的作用，衰減系數為1/a。如果給無源校正裝置接一放大系數為α的比例放大器，5便可補償校正裝置的幅值衰減作用，這時，傳遞函數就可寫為將8=J四代入上式，有可求出最大超前相角m為1.2.2超前校正的應用方法1)根據性能指標對穩態誤差系數的要求，確定k2)利用確定的開環增益k,畫出未校正系統的Bode圖，并求出其相位裕度和幅值裕度4)求得校正參數α6)求取T7)畫出校正后系統的Bode圖，檢驗系統性能指標是否已全部達到要求。若不滿足要《自動控制原理》課程設計說明書62控制系統的超前校正設計2.1初始狀態的分析由初始條件知，未校正系統的的傳遞函數為,而且靜上式為最小相位系統，用MATLAB畫出未校正系統的伯德圖，程序如下：GO=tf(6,conv([10],conv(gridof《自動控制原理》課程設計說明書7由伯德圖可知，校正前系統的相位裕度γ?=21.2,幅值裕度h?=6.94dBGO=tf(6,conv([10],convgridoff《自動控制原理》課程設計說明書82.2超前校正分析及計算2.2.1校正裝置參數的選擇和計算《自動控制原理》課程設計說明書9由有以上計算，可以得出校正網絡的傳遞函數為校正用MATLAB計算校正之后系統的相位裕度和幅值裕度，程序如下：gridoff《自動控制原理》課程設計說明書圖3-2校正之后系統的伯德圖由校正之后系統的伯德圖可知：y=41.3°,h=10.5°,滿足條件γ≥40°,故校正之后系統是穩定的，因此說校正成功，校正函數符合要求。用MATLAB畫出未校正系統的跟軌跡，程序如下：p=0gridoff由程序結果可知校正后系統的開環零、極點和根軌跡與虛軸交點對應的K值。根軌跡圖如下所示：《自動控制原理》課程設計說明書2.2.2校正對系統性能改變的分析用MATLAB畫出校正前后系統的單位階躍響應程序為《自動控制原理》課程設計說明書gtext('校正前')gtext('校正后!)得到圖形如圖6所示：(1)系統加上超前校正裝置后，系統的調節時間大大減小，從而提高了系統的(2)超調量減小了，阻尼比增大，系統的動態性能得到改善。《自動控制原理》課程設計說明書圖2無源校正裝置電路圖MATLAB是一款功能十分強大的軟件，不僅在信號與系統上有充分的應用，在自動控制上也顯示出了它強大的功能。用MATLAB可以繪制跟軌跡，伯德圖，那奎斯特圖，還可以仿真。平時上課只知道課本上的理論知識，其實MATLAB就是一個理論與實際聯系的很好的工具，通過學會用MATLAB我可以更好的理解課本上的理論知通過這次的課程設計，我不僅了解了MATLAB的實用性，還知道了用頻率法對系統對系統進行串聯超前校正的基本步驟和方法，及如何用MATLAB編程求解校正系統的參數。最后還要通過MATLAB對校正后的系統進行檢驗，看是否滿足性能指標。總之，這次課程設計讓我學會了不少東西，使我向將來的工作崗位又走進了一步，熟悉了MATLAB的基本用法及工程應用參考文獻[1]王萬良.自動控制原理【M】.北京：高等教育出版社，2008.[2]胡壽松.自動控制原理【M】.第5版.北京：科學出版社，2007.[3]魏克新，王云亮，陳志敏，高強.2版.北京：機械工業出版社，2004[4]劉坤，劉翠響，李妍.《自動控制原理》課程設計說明書本科生課程設計成績評定表劉招男專業、班級自動化0804評分成績1.選題合理、目的明確(10分)