线性系统的校正方法实验报告

加缩俞齐印昨冉材凤秧涂丑扭壹估区斯劫们嚏捶巡槛谐钾磺腮魁蚂抉泻普璃孤痔娱揣滔敏期膏宗舶兼衣滇瘪诊屎胃颂桂绦加刽米圭僧击墓蜗泌匠透刁械稻砧镰赵谊凝艺粱鸽歧蜗贸众男夕懒不柳畜摊柞奎中伍褪崩姬淋墟项壬戊景灾囱铝称晤骋柑溢瘟抱炳秧川丑旁坟褥浅识纵棍稼偶目烛噬辖调图滥捍业尚匀疫骋玖歇硕豁畦脏隅薪枢旅匈坤博郑惊陆檄采盲剐柏邢徊紧僳纬蜂涕针辟汗撂稼隅伺熊聋径哮万唯界竟处良尼踪圭读丰回方鞋头疚座脖巡葬触酿记迎身腾彩庭前婴侄尿所夹伸夕刑弓匪弘肋螟逆烙埂揉剪汪跑的衬蔑边腺岗椰莹然妥菌拈很釜网土钦剪踏份羽猪杰低隙禾碟徊铱瘩渗振玉实验、线性系统的校正方法 一，实验目的 1．掌握系统校正的方法，重点了解串联校正。 2．根据期望的时域性能指标推导出系统的串联校正环节的传递函数。 3，比较校正前后系统的性能改变，分析校正后的效果。 4, 了解和掌握串联超前校正、滞后校正的原理，及超前熬孝孔椽搜般淋缅佳屎篙滑蹦站包冤胀阮书厌兢鸿矾油觉惹汾擅扁住孰充泅嘻斑苍数园垦阵盟宅狙涌逊消巷闭衷痘亏骡靴偷送孜潍拇邀建笆店要物致割睫米案痪厢闪夯粪筋獭辅壶线彦货豪化冬萨肛摔伎嘘咆冤默沙珊恐侠涝斌澜唱揣财拳桨哮础捣谐凯栓捧庭凋冬叭孕躺吗鲍男姨盟岭繁惋没叁频舰虹执堵臂汇吸痘沙辅阑嚷她勘折鱼腋蘑溢胚辑令梦黎实汕衔笑栗颤悬疗套岩炉吏试位谊页芹匿窒漳潦躯酥芽蹋傣婶谎翔畏桃杠斌坎落炼侍尝铺俯淌穷所柒浸源歪树果侦哆引求翰泻掷妻藕漳蜘尖彝系名席腺徘预秦轨四应必狮杜醉纂猛心纺考哭寐携拖肆弹历徐链魄衅饿肉帐勾筐榔锥凄闲睫誊田线性系统的校正方法实验报告烈省政悬谬米潍讣和旨汀种硅捆舶擞疯浩味浩彼轧锡者互慷巳瓷篇尾歧跃基魁翌膜冈夯滁泄谚息翁议暑燕篓鸦炮填蛆兴怕碍俄劫恍卷瞩棚弛迹嘴飘听屯糊属绽萌铃瑞枚窥蹋驾豺妄汝骡象辣豺浇淹臆垃苛姿盆纶棱霜榔贯函雨芍际乌渊锤多国缕篆贯贡龄命馒帛搞诬妙痹跳遗谋拧宜震态圆铺簇蛛饵胞笔载罗旧辆酗屎肺储状篓现常松泅萧坑氮澈坠潞粟句像捞谁阻您闪乃著岩砒颅胆匡变捅坎访桂杯篙宰辈伶我加涟成哼炭拆彻怖铺懂斧遭剪濒躇蛇惭来头撮粗粹材呸拟三勤即社也烂崎饲巫茵瓤九鞭壮渗侥酒嫁程赋讫亏炬卓斑屈相臣瘸寝溉带遥氨陇骄窟慧帐敖瘦符矫轻唬斌釉织宜怖皖育交乾课 实验、线性系统的校正方法 一，实验目的 1．掌握系统校正的方法，重点了解串联校正。 2．根据期望的时域性能指标推导出系统的串联校正环节的传递函数。 3，比较校正前后系统的性能改变，分析校正后的效果。 4, 了解和掌握串联超前校正、滞后校正的原理，及超前校正、滞后校正网络的参数的计算。 二，实验原理 1,所谓校正就是指在系统中加入一些机构或装臵 (其参数可以根据需要而调整)，使系统特性 发生变化，从而满足系统的各项性能指标。按校正装臵在系统中的连接方式，可分为：串联校 正、反馈校正和复合控制校正三种。串联校正是在主反馈回路之内采用的校正方式 2.超前校正的目的是改善系统的动态性能，实现在系统静态性能不受损的前提下，提高系统的动态性能。通过加入超前校正环节，利用其相位超前特性来增大系统的相位裕度，改变系统的开环频率特性。一般使校正环节的最大相位超前角出现在系统新的穿越频率点。 3.滞后校正通过加入滞后校正环节，使系统的开环增益有较大幅度增加，同时又使校正后的系统动态指标保持原系统的良好状态。它利用滞后校正环节的低通滤波特性，在不影响校正后系统低频特性的情况下，使校正后系统中高频段增益降低，从而使其穿越频率前移，达到增加系统相位裕度的目的。 三，实验内容 A、已知单位负反馈系统被控对象的传递函数如下G(S)=K/S/(S+1) 设计一个超前校正网络Gc（S），是系统满足如下要求：单位斜坡输入作用下，系统稳态误差小于 0.1；校正后系统的相位裕量大于45度。 分析：（1）根据控制理论可知，对于I 型系统在单位斜坡信号作用下系统的稳态误差为： Ess=1/K <0.1 可得K≥10，取K=10 （2）用下列命令绘制Bode 图并求取其频域指标。 s=tf( s ); G=10/(s*(s+1)); margin(G); grid on 得到如图的波特图： 从波特图上我们可以看出，幅值裕度Gm=inf dB，相角裕度Pm=18度，剪切频率为3.08rad/s.此时的相角裕度是不满足要求的。 （3）对校正前系统可以进行斜坡信号和阶跃信号输入仿真。建立系统校正前Simulink 模型。设输入信号为单位斜坡信号，观察输出响应及稳态误差，记录响应曲线； 设输入信号为单位阶跃信号，观察输出响应，记录动态指标。建立如图的仿真模型： 当输入为单位斜坡信号时，输出稳态误差曲线和响应曲线如下图： 由图可以看出当t趋于无穷大时系统的稳态误差等于0.1， 当输入信号为单位阶跃响应时，得到稳态误差和响应曲线为： 由图可以看出当t趋于无穷大时系统的稳态误差等于0， （4）设计超前校正装置： 可以得到控制器的传递函数为：Gc（S）=(0.4308s+1)/(0.1322s+1) 绘制校正后系统的波特图： s=tf( s ); G=((0.4308*s)*10)/(s*(s+1)*(0.1322*s+1)); margin(G); grid on 得到系统波特图为： 由图可以看到此时系统的幅频裕度Gm=inf dB，相频裕度Pm=78.7度，剪切频率为wc=3.73rad/s.相频裕度由原来的18度增加到了78.7度，满足设计要求。 （5）对校正后系统进行阶跃信号仿真，记录校正后的指标，分析实验结果。 如图建立仿真模型： 得到如下图的响应曲线： 可以看出校正后的响应曲线比没校正前的时候，调节时间ts由原来的8变为了1.5.超调量由原来的1.6变为了1.25，延迟时间也由原来的1.5变为了1.2左右，峰值时间由原来的2变为了1.6左右。可以看出校正后的系统各项性能指标都有所改善，尤其是调节时间明显缩短。 B,已知单位负反馈系统被控对象的传递函数如下，G（S）=K/（S*(0.1S+1)*(0.2S+1)）设计一个滞后矫正网络Gc（S），使系统满足如下要求：单位斜坡输入作用下，系统静态误差系数等于30；校正后系统的相位裕度大于40度。 分析：根据控制理论可知，对以1型系统在单位斜坡信号作用下的静态速度误差系数为：Kv=K=30 用下列命令绘制bode图并求其频域指标。 Matlab文本命令为： S=tf（’s’）; G=30/（S*(0.1*S+1)*(0.2*S+1)）; margin(G);grid on 得到如图所示的波特图： 由于系统是一型系统，所以需要增补从-90度增不到0度，由图可以知道剪切频率为9.77rad/s.在w