目录
绪 1
二原系统分析 1
21原系统单位阶跃响应曲线 1
22原系统Bode图 2
23原系统Nyquist曲线 4
24原系统根轨迹 5
三校正装置设计 6
31校正装置参数确定 6
32校正装置波特图 7
四校正系统分析 8
41校正系统单位阶跃响应曲线 8
42校正系统波特图 9
43校正系统Nyquist曲线 10
44校正系统根轨迹 11
五总结 13
六参考文献 13
串联超前校正装置课程设计
绪
系统中需加入校正装置增加系统灵活性系统发生变化满足定项性指标校正装置特性分PID校正超前校正滞校正滞超前校正
里讨串联超前校正直流控制系统中传递直流电压信号适采串联校正
串联超前校正基原理：利超前网络相角超前特性正确超前网络交接频率1aT1T选择带校正系统截止频率两旁适选取参数aT校正系统截止频率相角裕度满足性指标求改善系统动态性
串联超前校正优点：保证低频段满足稳态误差改善中频段截止频率增相角裕度变动态性提高高频段提高抗噪声干扰力降低情况采串联超前校正效受两素限制：
1闭环宽带求校正系统稳定话规定相角裕度需超前网络提供相角超前量样话超前网络a值必须选取造成已校正系统带宽通系统高频噪声电高系统失控
2截频率附相角迅速减校正系统般宜采串联超前校J卜着截止频率增校正系统相角迅速减已校正系统相角裕度改善难足够相角超前量般情况产生种相角迅速减原校正系统截止频率附交接频率彼惯性环节两交接频率彼相等惯性环节震荡环节
二原系统分析
21原系统单位阶跃响应曲线
单位反馈系统开环传递函数：
单位反馈系统闭环传递函数：R(s)1s时拉氏反变换单位阶跃响应C(t)图图
图 原系统单位阶跃响应曲线
图ts582ess0tp0784
校正前单位阶跃响应MATLAB程序：
num[15]
den[1 1 0]
systf(numden)
sys1feedback(sys1)
t00145
step(sys1t)
hold on
grid
hold off
22原系统Bode图
该系统进行分析MATLAB绘制BODE图图二
图二 原系统BODE图
a确定交接频率ω斜率变化值
原开环传递函数例环节积分环节惯性环节组成
惯性环节转折频率： 斜率减20dbdec
积分环节交接频率：
开环增益K15系统型V1
b绘制频段渐进特性曲线
低频段渐线决定点做条斜率20dBdec直线低频段渐线处惯性环节渐线斜率20dBdec变40dBdec
c计算相角裕度
K15时
采串联超前校正装置设计
e计算幅值裕度
幅值裕度
该系统波特图程序：
num[15]
den[1 1 0 ]
systf(numden)
margin(sys)
hold on
grid
hold off
23原系统Nyquist曲线
A起点A(0+)∞ ø（0+）90°B终点A(∞)0 ø（∞）180°图三示
图三 原系统Nyquist曲线
校正前系统Nyquist曲线程序：
num[15]
den[1 1 0]
systf(numden)
nyquist(sys)
hold on
plot([1][0]＇o＇)
gtext(＇1＇)
hold off
24原系统根轨迹
根轨迹图图四示
图四 原系统根轨迹
极点（01）没零点
实轴根轨迹区段：[10] NM2两条分支线趋穷远出
渐线：实轴夹角
实轴交点
分离点：求出
校正前系统根轨迹图程序：
num[15]
den[1 1 0]
systf(numden)
rlocus(sys)
hold on
plot([0][0])
gtext(＇0＇)
plot([2][0])
gtext(＇2＇)
plot([5][0])
gtext(＇5＇)
hold off
三校正装置设计
31校正装置参数确定
系统前通路中插入相位超前校正装置确定校正装置传递函数
校正装置应提供相角超前量
超前网络参数
处做水线相交A点设交点频率选取截止频率
处做垂直线交点A确定关0dB线镜点B点B做+20dBdec直线0dB线交C点应频率CB延长线定D点
C点频率：
D点频率：
初步确定校正装置传递函数
校正系统开环传递函数
校正截止频率： 相角裕度：出符合题意
32校正装置波特图
校正装置波特图图五示
图五 校正装置bode图
校正装置bode图程序：
num[04032 1]
den[00684 1]
systf(numden)
bode(sys)
Grid
四校正系统分析
41校正系统单位阶跃响应曲线
单位反馈系统开环传递函数单位反馈系统闭环传函时
拉氏反变换阶跃响应图C(t)图六
图六 校正系统单位阶跃响应曲线
校正系统单位阶跃响应曲线程序：
num[15]
den[1 1 0]
sys1tf(numden)
num1[04032 1]
den1[00684 1]
sys2tf(num1den1)
sys3sys1*sys2
sys4feedback(sys3 1)
t0016
step(sys4t)
阶跃响应图中系统时稳定
42校正系统波特图
校正系统开环传递函数
a确定交接频率ω斜率变化值
系统例环节积分环节惯性环节阶复合微分环节组成
惯性环节转折频率： 斜率变化
阶复合微分环节转折频率： 斜率变化
惯性环节转折频率： 斜率变化
开环增益K15系统型V1
b绘制频段渐进特性曲线
低频段渐线决定点做条斜率20dBdec直线低频段渐线处惯性环节渐线斜率20dBdec变40dBdec处阶复合微分环节作渐线斜率增加20dBdec40dBdec变20dBdec处惯性积分环节作渐线变40dBdec
c计算相角裕度
原函数相相角裕度增加符合条件
截止频率增加截止频率相角频率均改善改善系统动态性
校正系统bode图图七示
图七 校正系统bode图
校正系统bode图程序：
num[15]
den[1 1 0]
sys1tf(numden)
num1[04032 1]
den1[00684 1]
sys2tf(num1den1)
sys3sys1*sys2
margin(sys3)
Grid
43校正系统Nyquist曲线
校正系统Nyquist曲线图图八示
图八 校正系统Nyquist曲线
校正系统Nyquist曲线程序：
num[15]
den[1 1 0]
sys1tf(numden)
num1[04032 1]
den1[00684 1]
sys2tf(num1den1)
sys3sys1*sys2
nyquist(sys3)
hold on
plot([1][0]＇o＇)
gtext(＇1＇)
hold off
44校正系统根轨迹
校正系统根轨迹标准形式
式知NM312支根轨迹趋穷远出
极点零点
实轴根轨迹趋
渐线实轴交点：
渐线实轴夹角：
分离点： 求
校正系统根轨迹图九示
图九 校正系统根轨迹
校正系统根轨迹图程序：
num[15]
den[1 1 0]
sys1tf(numden)
num1[04032 1]
den1[00684 1]
sys2tf(num1den1)
sys3sys1*sys2
rlocus(sys3)
五总结
通次课程设计系统分析计算系统达满足求时原系统进行分析计算绘制出原系统曲线通校正出校正系统时进行分析计算调试绘制新图示曲线通系列操作提高实验技分析解决问题力
六参考文献
[1]胡寿松等．动控制原理．科学出版社
[2]吴忠强刘志新等控制系统仿真MATLAB语言北京电子工业出版社2009
[3] 郑阿奇 MATLAB实教程 北京：电子工业出版社2007
[4] 夏玮李晖等MATLAB控制系统仿真实例详解北京民邮电出版社2008
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绪 1
二原系统分析 1
21原系统单位阶跃响应曲线 1
22原系统Bode图 2
23原系统Nyquist曲线 4
24原系统根轨迹 5
三校正装置设计 6
31校正装置参数确定 6
32校正装置波特图 7
四校正系统分析 8
41校正系统单位阶跃响应曲线 8
42校正系统波特图 9
43校正系统Nyquist曲线 10
44校正系统根轨迹 11
五总结 13
六参考文献 13
串联超前校正装置课程设计
绪
系统中需加入校正装置增加系统灵活性系统发生变化满足定项性指标校正装置特性分PID校正超前校正滞校正滞超前校正
里讨串联超前校正直流控制系统中传递直流电压信号适采串联校正
串联超前校正基原理：利超前网络相角超前特性正确超前网络交接频率1aT1T选择带校正系统截止频率两旁适选取参数aT校正系统截止频率相角裕度满足性指标求改善系统动态性
串联超前校正优点：保证低频段满足稳态误差改善中频段截止频率增相角裕度变动态性提高高频段提高抗噪声干扰力降低情况采串联超前校正效受两素限制：
1闭环宽带求校正系统稳定话规定相角裕度需超前网络提供相角超前量样话超前网络a值必须选取造成已校正系统带宽通系统高频噪声电高系统失控
2截频率附相角迅速减校正系统般宜采串联超前校J卜着截止频率增校正系统相角迅速减已校正系统相角裕度改善难足够相角超前量般情况产生种相角迅速减原校正系统截止频率附交接频率彼惯性环节两交接频率彼相等惯性环节震荡环节
二原系统分析
21原系统单位阶跃响应曲线
单位反馈系统开环传递函数：
单位反馈系统闭环传递函数：R(s)1s时拉氏反变换单位阶跃响应C(t)图图
图 原系统单位阶跃响应曲线
图ts582ess0tp0784
校正前单位阶跃响应MATLAB程序：
num[15]
den[1 1 0]
systf(numden)
sys1feedback(sys1)
t00145
step(sys1t)
hold on
grid
hold off
22原系统Bode图
该系统进行分析MATLAB绘制BODE图图二
图二 原系统BODE图
a确定交接频率ω斜率变化值
原开环传递函数例环节积分环节惯性环节组成
惯性环节转折频率： 斜率减20dbdec
积分环节交接频率：
开环增益K15系统型V1
b绘制频段渐进特性曲线
低频段渐线决定点做条斜率20dBdec直线低频段渐线处惯性环节渐线斜率20dBdec变40dBdec
c计算相角裕度
K15时
采串联超前校正装置设计
e计算幅值裕度
幅值裕度
该系统波特图程序：
num[15]
den[1 1 0 ]
systf(numden)
margin(sys)
hold on
grid
hold off
23原系统Nyquist曲线
A起点A(0+)∞ ø（0+）90°B终点A(∞)0 ø（∞）180°图三示
图三 原系统Nyquist曲线
校正前系统Nyquist曲线程序：
num[15]
den[1 1 0]
systf(numden)
nyquist(sys)
hold on
plot([1][0]＇o＇)
gtext(＇1＇)
hold off
24原系统根轨迹
根轨迹图图四示
图四 原系统根轨迹
极点（01）没零点
实轴根轨迹区段：[10] NM2两条分支线趋穷远出
渐线：实轴夹角
实轴交点
分离点：求出
校正前系统根轨迹图程序：
num[15]
den[1 1 0]
systf(numden)
rlocus(sys)
hold on
plot([0][0])
gtext(＇0＇)
plot([2][0])
gtext(＇2＇)
plot([5][0])
gtext(＇5＇)
hold off
三校正装置设计
31校正装置参数确定
系统前通路中插入相位超前校正装置确定校正装置传递函数
校正装置应提供相角超前量
超前网络参数
处做水线相交A点设交点频率选取截止频率
处做垂直线交点A确定关0dB线镜点B点B做+20dBdec直线0dB线交C点应频率CB延长线定D点
C点频率：
D点频率：
初步确定校正装置传递函数
校正系统开环传递函数
校正截止频率： 相角裕度：出符合题意
32校正装置波特图
校正装置波特图图五示
图五 校正装置bode图
校正装置bode图程序：
num[04032 1]
den[00684 1]
systf(numden)
bode(sys)
Grid
四校正系统分析
41校正系统单位阶跃响应曲线
单位反馈系统开环传递函数单位反馈系统闭环传函时
拉氏反变换阶跃响应图C(t)图六
图六 校正系统单位阶跃响应曲线
校正系统单位阶跃响应曲线程序：
num[15]
den[1 1 0]
sys1tf(numden)
num1[04032 1]
den1[00684 1]
sys2tf(num1den1)
sys3sys1*sys2
sys4feedback(sys3 1)
t0016
step(sys4t)
阶跃响应图中系统时稳定
42校正系统波特图
校正系统开环传递函数
a确定交接频率ω斜率变化值
系统例环节积分环节惯性环节阶复合微分环节组成
惯性环节转折频率： 斜率变化
阶复合微分环节转折频率： 斜率变化
惯性环节转折频率： 斜率变化
开环增益K15系统型V1
b绘制频段渐进特性曲线
低频段渐线决定点做条斜率20dBdec直线低频段渐线处惯性环节渐线斜率20dBdec变40dBdec处阶复合微分环节作渐线斜率增加20dBdec40dBdec变20dBdec处惯性积分环节作渐线变40dBdec
c计算相角裕度
原函数相相角裕度增加符合条件
截止频率增加截止频率相角频率均改善改善系统动态性
校正系统bode图图七示
图七 校正系统bode图
校正系统bode图程序：
num[15]
den[1 1 0]
sys1tf(numden)
num1[04032 1]
den1[00684 1]
sys2tf(num1den1)
sys3sys1*sys2
margin(sys3)
Grid
43校正系统Nyquist曲线
校正系统Nyquist曲线图图八示
图八 校正系统Nyquist曲线
校正系统Nyquist曲线程序：
num[15]
den[1 1 0]
sys1tf(numden)
num1[04032 1]
den1[00684 1]
sys2tf(num1den1)
sys3sys1*sys2
nyquist(sys3)
hold on
plot([1][0]＇o＇)
gtext(＇1＇)
hold off
44校正系统根轨迹
校正系统根轨迹标准形式
式知NM312支根轨迹趋穷远出
极点零点
实轴根轨迹趋
渐线实轴交点：
渐线实轴夹角：
分离点： 求
校正系统根轨迹图九示
图九 校正系统根轨迹
校正系统根轨迹图程序：
num[15]
den[1 1 0]
sys1tf(numden)
num1[04032 1]
den1[00684 1]
sys2tf(num1den1)
sys3sys1*sys2
rlocus(sys3)
五总结
通次课程设计系统分析计算系统达满足求时原系统进行分析计算绘制出原系统曲线通校正出校正系统时进行分析计算调试绘制新图示曲线通系列操作提高实验技分析解决问题力
六参考文献
[1]胡寿松等．动控制原理．科学出版社
[2]吴忠强刘志新等控制系统仿真MATLAB语言北京电子工业出版社2009
[3] 郑阿奇 MATLAB实教程 北京：电子工业出版社2007
[4] 夏玮李晖等MATLAB控制系统仿真实例详解北京民邮电出版社2008
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