基于頻率法的超前校正設(shè)計(jì)

1、課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)學(xué)生姓名： 謝靜 專(zhuān)業(yè)班級(jí)： 自動(dòng)化0804 指導(dǎo)教師： 譚思云 工作單位： 自動(dòng)化學(xué)院 題 目: 基于頻率法的超前校正設(shè)計(jì) 初始條件：已知系統(tǒng)的傳遞函數(shù)模型為： 要求完成的主要任務(wù): （包括課程設(shè)計(jì)工作量及其技術(shù)要求，以及說(shuō)明書(shū)撰寫(xiě)等具體要求）掌握采用頻率法設(shè)計(jì)超前校正裝置的具體步驟；設(shè)計(jì)超前校正環(huán)節(jié)，使其校正后系統(tǒng)的靜態(tài)速度誤差系數(shù)，相角裕度為；（1） 采用Matlab工具進(jìn)行分析設(shè)計(jì)，并繪制校正前后系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)曲線，開(kāi)環(huán)Bode圖和Nyquist圖；（2） 分析比較采用校正前后的Bode圖和Nyquist圖，說(shuō)明其對(duì)系統(tǒng)的各項(xiàng)性能指標(biāo)的影響。總結(jié)頻率法校的優(yōu)缺點(diǎn)及其適

2、應(yīng)條件； （3） 對(duì)上述任務(wù)寫(xiě)出完整的課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)，說(shuō)明書(shū)中必須寫(xiě)清楚分析計(jì)算的過(guò)程，并包含Matlab源程序或Simulink仿真模型，說(shuō)明書(shū)的格式按照教務(wù)處標(biāo)準(zhǔn)書(shū)寫(xiě)。時(shí)間安排：（1） 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)的布置，講解 （一天）（2） 根據(jù)任務(wù)書(shū)的要求進(jìn)行設(shè)計(jì)構(gòu)思。（一天）（3） 熟悉MATLAB中的相關(guān)工具（一天）（4） 系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真分析。（四天）（5） 撰寫(xiě)說(shuō)明書(shū)。 （兩天）（6） 課程設(shè)計(jì)答辯（一天）指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日系主任（或責(zé)任教師）簽名： 年 月 日目錄1控制系統(tǒng)超前校正的任務(wù)12控制系統(tǒng)校正前分析22.1用MATLAB做出校正前系統(tǒng)的伯德圖、奈奎斯特圖和階躍響應(yīng)曲線22.

3、1.1系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)22.1.2校正前系統(tǒng)的波德圖22.1.3校正前系統(tǒng)的奈奎斯特圖32.1.4校正前系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)曲線43控制系統(tǒng)超前校正分析設(shè)計(jì)53.1串聯(lián)超前校正原理分析53.2采用MATLAB工具進(jìn)行串聯(lián)超前校正設(shè)計(jì)63.2.1利用MATLAB進(jìn)行超前校正設(shè)計(jì)的程序63.2.2開(kāi)環(huán)頻率特性系數(shù)擴(kuò)大即K值的確定73.2.3利用MATLAB工具設(shè)計(jì)超前校正結(jié)果103.3理論計(jì)算124控制系統(tǒng)校正前后的對(duì)比144.1控制系統(tǒng)校正前后的伯德圖、奈奎斯特圖和階躍響應(yīng)曲線對(duì)比144.1.1系統(tǒng)校正前后伯德圖與奈奎斯特圖對(duì)比144.1.2系統(tǒng)校正前后單位階躍曲線對(duì)比及分析165頻率法校正優(yōu)缺

4、點(diǎn)及適用條件175.1頻率法超前校正的優(yōu)缺點(diǎn)及適用條件175.1.1頻率法超前校正的優(yōu)缺點(diǎn)：175.1.2頻率法超前校正的適用條件：175.2頻率法校正的其他情況175.3頻率法校正的優(yōu)缺點(diǎn)及適用條件186心得體會(huì)197參考文獻(xiàn)20摘要自動(dòng)控制理論是研究自動(dòng)控制共同規(guī)律的技術(shù)科學(xué)。它的發(fā)展初期，是以反饋理論為基礎(chǔ)的自動(dòng)調(diào)節(jié)原理，并主要用于工業(yè)控制?？刂葡到y(tǒng)通常是由被控對(duì)象、控制器和檢測(cè)環(huán)節(jié)組成，一般情況下，僅僅依靠被控對(duì)象本身的特性不可能同時(shí)滿(mǎn)足對(duì)系統(tǒng)所提出的各項(xiàng)性能指標(biāo)的要求。因此需引入校正裝置改善系統(tǒng)的性能。本文是利用自動(dòng)控制原理中所學(xué)的知識(shí)，結(jié)合MATLAB軟件，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行頻率法超前校正

5、以使其性能指標(biāo)滿(mǎn)足要求，并對(duì)超前校正進(jìn)行一定分析。關(guān)鍵字：傳遞函數(shù) 相位裕度 頻率法 超前校正 AbstractAutomatic control theory is study automatic control of common laws of science and technology. Its initial development stage, is based on the theory of the feedback of automatic adjustment principle, and is mainly used in industrial control. Con

6、trol system is usually composed of controlled object, controller and detection link composition, normally only rely on the controlled object characteristics of itself cannot simultaneously satisfy on system proposed various performance indicators requirements. Therefore need introducing correction d

7、evice to improve the performance of the system.This paper is using the automatic control principle of knowledge, combining software MATLAB, the system frequency advance correction method to make the performance indexes meet the demands, and to advance correction to a certain analysis.Key word: trans

8、fer function phase margin of frequency method advance calibration基于頻率法的超前校正設(shè)計(jì)1控制系統(tǒng)超前校正的任務(wù)初始條件：已知系統(tǒng)的傳遞函數(shù)模型為： 要求完成的主要任務(wù): （1）設(shè)計(jì)超前校正環(huán)節(jié)，使其校正后系統(tǒng)的靜態(tài)速度誤差系數(shù)，相角裕度為；（2）采用Matlab工具進(jìn)行分析設(shè)計(jì)，并繪制校正前后系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)曲線，開(kāi)環(huán)Bode圖和Nyquist圖；（3）分析比較采用校正前后的Bode圖和Nyquist圖，說(shuō)明其對(duì)系統(tǒng)的各項(xiàng)性能指標(biāo)的影響?？偨Y(jié)頻率法校的優(yōu)缺點(diǎn)及其適應(yīng)條件； 2控制系統(tǒng)校正前分析2.1用MATLAB做出校正前系

9、統(tǒng)的伯德圖、奈奎斯特圖和階躍響應(yīng)曲線2.1.1系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)如下：用MATLAB繪制校正前系統(tǒng)各曲線的程序如下:num=2;den=conv(1 0,conv(0.1 1,0.3 1); %分母多項(xiàng)式展開(kāi)W=tf(num,den); %開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)Wy_c=feedback(W,1) %校正前開(kāi)環(huán)系統(tǒng)傳遞函數(shù)figure(1);step(Wy_c,r,5); %校正前單位階躍響應(yīng)曲線grid on;figure(2);bode(W,r); %校正前開(kāi)環(huán)系統(tǒng)伯德圖grid on;figure(3);nyquist(W,r); %校正前開(kāi)環(huán)系統(tǒng)奈奎斯特圖grid on;2.1

10、.2校正前系統(tǒng)的波德圖讀圖可知，此時(shí)截止頻率Wc=1.75rad/s,相位裕度Pm=52，相位截止頻率Wg=5.77rad/s,幅值裕度GM=16.5dB。圖2.1.2 系統(tǒng)校正前的波德圖2.1.3校正前系統(tǒng)的奈奎斯特圖圖2.1.3 系統(tǒng)校正前的奈奎斯特圖此時(shí)截止頻率Wc=1.75rad/s,相位裕度Pm=52，相位截止頻率Wg=5.77rad/s,幅值裕度GM=16.5dB。2.1.4校正前系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)曲線圖2.1.4 系統(tǒng)校正前單位階躍響應(yīng)曲線讀圖可知，上升時(shí)間，調(diào)節(jié)時(shí)間4s，超調(diào)量%=15%。3控制系統(tǒng)超前校正分析設(shè)計(jì)3.1串聯(lián)超前校正原理分析利用超前校正網(wǎng)絡(luò)或控制器進(jìn)行串聯(lián)校正的

11、基本原理，是利用超前校正網(wǎng)絡(luò)或控制器的相角超前特性，只要正確地將校正網(wǎng)絡(luò)的交接頻率和選在待校正系統(tǒng)截止頻率的兩旁，并適當(dāng)選擇參數(shù)和，就可以使已校正系統(tǒng)的截止頻率和相角裕度滿(mǎn)足性能指標(biāo)的要求，從而改善閉環(huán)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能。閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能要求，可以通過(guò)選擇已校正系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)增益來(lái)保證。用頻域法設(shè)計(jì)無(wú)源超前網(wǎng)絡(luò)的步驟如下：（1）根據(jù)穩(wěn)態(tài)誤差要求，確定開(kāi)環(huán)增益；（2）利用已確定的開(kāi)環(huán)增益，計(jì)算未校正系統(tǒng)的相角裕度；（3）由校正后的相角裕度確定a值；（4）由a值計(jì)算出的值，然后計(jì)算出以及的值；（5）得出校正函數(shù)和校正后的傳遞函數(shù)。在本步驟中，關(guān)鍵是選擇最大超前相角頻率等于要求的系統(tǒng)截止頻率，即，以保證系

12、統(tǒng)的響應(yīng)速度，并充分利用網(wǎng)絡(luò)的相角超前特性。顯然成立的條件是 （6）根據(jù)上式求出值，然后由 （7）確定值。如果對(duì)校正后系統(tǒng)的截止頻率未提出要求，可以從給出的相角裕度出發(fā)，通過(guò)下式求得： （8）式中，為利用超前校正網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生的最大超前相角；為系統(tǒng)所要求的相角裕度；為未校正系統(tǒng)在時(shí)的相角裕度；選擇為是由于加入超前校正裝置后，對(duì)數(shù)幅頻特性向右移動(dòng)，為補(bǔ)償由此而造成的相角滯后，需要在相角裕度上加以修正。求出校正裝置的最大超前相角后，根據(jù)下式： （9）求得值。在未校正系統(tǒng)的對(duì)數(shù)幅頻特性上計(jì)算其幅值等于所對(duì)應(yīng)的頻率就是校正后系統(tǒng)的截止，且。由以上各式計(jì)算出校正裝置的參數(shù)，和 ，并以此寫(xiě)出校正裝置應(yīng)具有的傳遞

13、函數(shù)。校正系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為： （10）校正后系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為： （11）當(dāng)完成校正裝置設(shè)計(jì)后，需要進(jìn)行實(shí)際系統(tǒng)調(diào)試工作，或者進(jìn)行計(jì)算機(jī)仿真以檢查實(shí)際系統(tǒng)的響應(yīng)特性。這時(shí)，需將系統(tǒng)建模時(shí)省略的部分盡可能加入系統(tǒng)，以保證仿真結(jié)果的逼真度。如果由于系統(tǒng)各種固有非線性因素影響，或由于系統(tǒng)噪聲和負(fù)載效應(yīng)等因素的影響，使已校正系統(tǒng)不能滿(mǎn)足全部性能指標(biāo)要求，則需要適當(dāng)調(diào)整校正裝置的形式或參數(shù)，直到滿(mǎn)足全部性能指標(biāo)要求為止。3.2采用MATLAB工具進(jìn)行串聯(lián)超前校正設(shè)計(jì)3.2.1利用MATLAB進(jìn)行超前校正設(shè)計(jì)的程序%L0601.mnum=2;den=conv(1 0,conv(0.1 1,0.3 1); %

14、分母多項(xiàng)式展開(kāi)W=tf(num,den); %開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)kc=1.65; %穩(wěn)態(tài)誤差系數(shù)擴(kuò)大1.65倍yPm=50+12; %增加量取12degW=tf(W); %超前校正環(huán)節(jié)mag,pha,w=bode(W*kc); %擴(kuò)大系數(shù)后的開(kāi)環(huán)頻率特性的幅值和相位值Mag=20*log10(mag); %幅值的對(duì)數(shù)值Gm,Pm,Wcg,Wcp=margin(W*kc); %幅值穩(wěn)定裕度Gm,相位穩(wěn)定裕度Pm和相應(yīng)的交接頻率Wcg和Wcpphi=(yPm-Pm)*pi/180; %確定m值alpha=(1+sin(phi)/(1-sin(phi); %確定a的值Mn=-10*log10(alpha)

15、; %a的對(duì)數(shù)值Wcgn=spline(Mag,w,Mn); %確定最大相角位移頻率T=1/Wcgn/sqrt(alpha); %求T值Tz=alpha*T;Wc=tf(Tz 1,T 1) %超前校正環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)Wy_c=feedback(W*kc,1) %校正前開(kāi)環(huán)系統(tǒng)傳遞函數(shù)Wx_c=feedback(W*kc*Wc,1) %校正后開(kāi)環(huán)系統(tǒng)傳遞函數(shù)figure(1);step(Wy_c,r,5); %校正前開(kāi)環(huán)單位階躍響應(yīng)曲線hold on;step(Wx_c,b,5); %校正后開(kāi)環(huán)單位階躍響應(yīng)曲線grid on;figure(2);bode(W*kc,r); %校正前開(kāi)環(huán)系統(tǒng)伯德圖h

16、old on;bode(W*kc*Wc,b); %校正后開(kāi)環(huán)系統(tǒng)伯德圖grid on;figure(3);nyquist(W*kc,r); %校正前開(kāi)環(huán)系統(tǒng)奈奎斯特圖hold on;nyquist(W*kc*Wc,b); %校正后開(kāi)環(huán)系統(tǒng)奈奎斯特圖grid on;3.2.2開(kāi)環(huán)頻率特性系數(shù)擴(kuò)大即K值的確定3.2.2.1理論分析由系統(tǒng)的伯德圖可知，系統(tǒng)在校正前截止頻率Wc=1.75rad/s,相位裕度Pm=52，速度穩(wěn)態(tài)誤差系數(shù)2，滿(mǎn)足題目中所要求的6，且相位裕度大于50。但是，需要對(duì)此時(shí)的系統(tǒng)進(jìn)行校正，希望在保證其相位裕度為50的情況下增大速度穩(wěn)態(tài)誤差系數(shù)，以減小系統(tǒng)的速度穩(wěn)態(tài)誤差。增大k，會(huì)

17、使截止頻率Wc增大，由于相位裕度Pm=180-90-arctan0.1Wc-arctam0.3Wc,所以相位裕度Pm減小，故需要引入超前校正使系統(tǒng)盡量同時(shí)滿(mǎn)足這兩個(gè)條件。在利用MATLAB進(jìn)行分析時(shí)，通過(guò)修改程序中增加的系數(shù)Kc的值來(lái)調(diào)整K的大小，因?yàn)?K6，故1Kc3，當(dāng)Kc變化時(shí)，通過(guò)觀察運(yùn)行程序的結(jié)果來(lái)確定Kc。分析中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)Kc=3，即K=6時(shí)，相位裕度最多只能達(dá)到40度左右，無(wú)法滿(mǎn)足題目要求，故必須降低Kc以使相位裕度符合條件，最終找到盡可能大的滿(mǎn)足條件的Kc=1.65，即K=Kv=3.3。3.2.2.2擴(kuò)大系數(shù)后系統(tǒng)的伯德圖、奈奎斯特圖和階躍響應(yīng)曲線伯德圖圖3.2.2.2-1擴(kuò)大系

18、數(shù)后系統(tǒng)的波德圖讀圖可知，此時(shí)截止頻率Wc=2.55rad/s,相位裕度Pm=38，相位截止頻率Wg=5.83rad/s,幅值裕度GM=12.3dB。奈奎斯特圖圖3.2.2.2-2擴(kuò)大系數(shù)后系統(tǒng)的奈奎斯特圖此時(shí)截止頻率Wc=2.55rad/s,相位裕度Pm=38，相位截止頻率Wg=5.83rad/s,幅值裕度GM=12.3dB。單位階躍響應(yīng)曲線圖3.2.2.2-3擴(kuò)大系數(shù)后系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)曲線讀圖可知，上升時(shí)間，調(diào)節(jié)時(shí)間4.98s，超調(diào)量%=31%。3.2.3利用MATLAB工具設(shè)計(jì)超前校正結(jié)果3.2.3.1校正環(huán)節(jié)傳遞函數(shù)及校正后系統(tǒng)傳遞函數(shù)校正環(huán)節(jié)傳遞函數(shù):Transfer functi

19、on:0.4543 s + 1-0.1945 s + 1校正前系統(tǒng)閉環(huán)傳遞函數(shù):Transfer function: 3.3-0.03 s3 + 0.4 s2 + s + 3.3校正后系統(tǒng)閉環(huán)傳遞函數(shù)：Transfer function: 1.499 s + 3.3-0. s4 + 0.1078 s3 + 0.5945 s2 + 2.499 s + 3.33.2.3.2校正后系統(tǒng)的伯德圖、奈奎斯特圖和階躍響應(yīng)曲線伯德圖：圖3.2.3.2-1校正后系統(tǒng)的伯德圖讀圖可知，此時(shí)截止頻率Wc=3.38rad/s,相位裕度Pm=50，相位截止頻率Wg=8.25rad/s,幅值裕度GM=12.4dB。奈奎

20、斯特圖：圖3.2.3.2-2校正后系統(tǒng)的奈奎斯特圖此時(shí)截止頻率Wc=3.38rad/s,相位裕度Pm=50，相位截止頻率Wg=8.25rad/s,幅值裕度GM=12.4dB。單位階躍響應(yīng)曲線：圖3.2.3.2-3校正后系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)曲線讀圖可知，上升時(shí)間，調(diào)節(jié)時(shí)間3.38s，超調(diào)量%=18%。3.3理論計(jì)算（1）確定K值Kc=1.65，K=Kv=3.3（2）擴(kuò)大系數(shù)后，未校正系統(tǒng)的相位裕度=2.55rad/s=180-90-arctan0.1*2.55-arctan0.3*2.55=38（3）根據(jù)未校正前系統(tǒng)的相角裕度和題目初始條件規(guī)定的相角裕度值，可以得到最大超前角，由計(jì)算，取補(bǔ)償角為。

21、可得最大超前角為:=50-38+12=24（4）由求得2.33（5）根據(jù)公式求得=3.38rad/s根據(jù)公式求得T=0.194s所以系統(tǒng)的超前校正裝置的傳遞函數(shù)為：校正后系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為（6）校驗(yàn)：系統(tǒng)校正后的相位裕度：180-90-arctan0.1*3.38-arctan0.3*3.38-arctan0.194*3.38+arctan0.452*3.3850滿(mǎn)足題中條件。系統(tǒng)校正后的速度穩(wěn)態(tài)誤差系數(shù)Kv=3.36，滿(mǎn)足題中條件。4控制系統(tǒng)校正前后的對(duì)比4.1控制系統(tǒng)校正前后的伯德圖、奈奎斯特圖和階躍響應(yīng)曲線對(duì)比采用擴(kuò)大系數(shù)之后的校正前系統(tǒng)曲線與校正后進(jìn)行對(duì)比。這樣在控制K值相等的前提下

22、，可以更好地看到超前校正對(duì)系統(tǒng)各項(xiàng)性能指標(biāo)的影響。4.1.1系統(tǒng)校正前后伯德圖與奈奎斯特圖對(duì)比4.1.1.1系統(tǒng)校正前后伯德圖圖4.1.1.1系統(tǒng)校正前后伯德圖虛線為校正前圖像，實(shí)線為校正后圖像。校正前：截止頻率Wc=2.55rad/s,相位裕度Pm=38，相位截止頻率Wg=5.83rad/s,幅值裕度GM=12.3dB。校正后：截止頻率Wc=3.38rad/s,相位裕度Pm=50，相位截止頻率Wg=8.25rad/s,幅值裕度GM=12.4dB。4.1.1.2系統(tǒng)校正前后奈奎斯特圖圖4.1.1.2系統(tǒng)校正前后奈奎斯特圖虛線為校正前圖像，實(shí)線為校正后圖像。校正前：截止頻率Wc=2.55rad/

23、s,相位裕度Pm=38，相位截止頻率Wg=5.83rad/s,幅值裕度GM=12.3dB。校正后：截止頻率Wc=3.38rad/s,相位裕度Pm=50，相位截止頻率Wg=8.25rad/s,幅值裕度GM=12.4dB。4.1.1.3頻域角度分析超前校正對(duì)系統(tǒng)性能指標(biāo)的影響從伯德圖與奈奎斯特圖中可以看出系統(tǒng)校正后，（1） 截止頻率增大，系統(tǒng)頻帶寬增加，增強(qiáng)了系統(tǒng)的快速性，但同時(shí)也造成了對(duì)高頻干擾較敏感。（2） 截止頻率附近的對(duì)數(shù)幅頻特性斜率減小，相位裕度增大，系統(tǒng)的相對(duì)穩(wěn)定性增強(qiáng)。4.1.2系統(tǒng)校正前后單位階躍曲線對(duì)比及分析4.1.2.1系統(tǒng)校正前后單位階躍響應(yīng)曲線圖4.1.2.1系統(tǒng)校正前后單

24、位階躍響應(yīng)曲線虛線為校正前圖像，實(shí)線為校正后圖像。校正前：上升時(shí)間，調(diào)節(jié)時(shí)間4.98s，超調(diào)量%=31%。校正后：上升時(shí)間，調(diào)節(jié)時(shí)間3.38s，超調(diào)量%=18%。4.1.2.2時(shí)域角度分析超前校正對(duì)系統(tǒng)性能指標(biāo)的影響從系統(tǒng)校正前后的單位階躍響應(yīng)可以看出，(1)校正后系統(tǒng)的超調(diào)量減小，穩(wěn)定裕度增加。(2)校正后系統(tǒng)的上升時(shí)間減少，調(diào)節(jié)時(shí)間減少，說(shuō)明系統(tǒng)的快速性變好。5頻率法校正優(yōu)缺點(diǎn)及適用條件5.1頻率法超前校正的優(yōu)缺點(diǎn)及適用條件本方案采用超前校正來(lái)改善系統(tǒng)性能，從前面的分析設(shè)計(jì)中可以總結(jié)出其作用。5.1.1頻率法超前校正的優(yōu)缺點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：（1） 在附近使對(duì)數(shù)幅頻特性斜率減小，增大系統(tǒng)相位裕度和增

25、益裕度；（2）截止頻率增大，頻帶寬增加；（3）由于穩(wěn)定裕度增加，單位階躍響應(yīng)的超調(diào)量減小；缺點(diǎn)：（1）由于頻帶加寬，對(duì)高頻干擾較敏感；（2）用無(wú)源網(wǎng)絡(luò)時(shí)，須增加放大系數(shù)；5.1.2頻率法超前校正的適用條件：適用范圍：（1）在靠近處，隨變化，相位滯后增加較緩慢的情況；（2）要求有大的帶寬和較快的動(dòng)態(tài)響應(yīng)的情況；（3）高頻干擾不是主要問(wèn)題的情況；不適用情況：（1）在附近，相位滯后隨迅速增大的情況；（2）相位超前要求過(guò)大；（3）因高頻干擾指標(biāo)所限，不能增大高頻增益的情況。5.2頻率法校正的其他情況頻率法校正通?？煞譃槿N基本的校正方式：串聯(lián)校正、反饋校正和前饋校正。串聯(lián)校正是最常用的校正方式，按串聯(lián)

26、裝置的特點(diǎn)來(lái)分，又分為串聯(lián)超前（微分）校正、串聯(lián)滯后（積分）校正和串聯(lián)滯后-超前（積分-微分）校正。本方案采用的超前校正，是用來(lái)提高系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能，而又不影響系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)精度的一種校正方法。它是在系統(tǒng)中加入一個(gè)相位超前的校正裝置，使之在穿越頻率處相位超前，以增加相位裕度，這樣既能使開(kāi)環(huán)增益足夠大，又能提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。滯后校正是在系統(tǒng)動(dòng)態(tài)品質(zhì)滿(mǎn)意的情況下，為了改善系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)性能的一種校正方法。從這種方法的頻率特性上看，是在低頻段提高其增益，而在穿越頻率附近，保持其相位移的大小幾乎不變。同時(shí)，如果穩(wěn)態(tài)性能滿(mǎn)足指標(biāo)，而動(dòng)態(tài)性能未滿(mǎn)足要求，并希望降低頻帶寬度時(shí)，也可利用滯后校正來(lái)降低穿越頻率。超前校正會(huì)

27、使帶寬增加，加快系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度，滯后校正可改善系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)特性，減少穩(wěn)態(tài)誤差。如果需要同時(shí)改善系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)品質(zhì)和穩(wěn)態(tài)精度，則可采用串聯(lián)滯后-超前校正?？傊?，每種方法的應(yīng)用要根據(jù)系統(tǒng)的具體情況而定。5.3頻率法校正的優(yōu)缺點(diǎn)及適用條件控制系統(tǒng)校正的方法有三種：時(shí)域法、根軌跡法和頻率法。時(shí)域法的基本思想是在系統(tǒng)的傳遞函數(shù)基礎(chǔ)上增加一定的校正環(huán)節(jié)，使校正后的傳遞函數(shù)的系統(tǒng)在性能上滿(mǎn)足要求。根軌跡法在系統(tǒng)中加入校正裝置，就是加入了新的開(kāi)環(huán)零，極點(diǎn)，這些新的零,極點(diǎn)將使校正后的閉環(huán)根軌跡，也就是閉環(huán)極點(diǎn)，向有利于改善系統(tǒng)性能的方向改變，這樣可以做到使閉環(huán)零,極點(diǎn)重新布置，從而滿(mǎn)足閉環(huán)系統(tǒng)的性能要求。頻率法

28、主要是應(yīng)用開(kāi)環(huán)Bode圖，它的基本做法是利用恰當(dāng)?shù)男Ｕb置，配合開(kāi)環(huán)增益的調(diào)整,來(lái)修改原有的開(kāi)環(huán)系統(tǒng)的Bode圖，使得開(kāi)環(huán)系統(tǒng)經(jīng)校正于增益調(diào)整后的Bode圖符合性能指標(biāo)的要求。頻率法校正的應(yīng)用較為普遍，由于應(yīng)用伯德圖，使它具有清晰、直觀、簡(jiǎn)便的優(yōu)點(diǎn)。頻率法通常以頻率指標(biāo)來(lái)衡量和調(diào)整控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能，而不是按時(shí)域指標(biāo)，因此是一種間接的方法。在控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中,采用的設(shè)計(jì)方法一般依據(jù)性能指標(biāo)的形式而定.如果性能指標(biāo)以單位階躍響應(yīng)的峰值時(shí)間,調(diào)節(jié)時(shí)間,超調(diào)量,阻尼比,穩(wěn)態(tài)誤差等時(shí)域特征量給出時(shí),可采用時(shí)域法校正或根軌跡法校正;如果性能指標(biāo)以系統(tǒng)的相角裕度,幅值裕度,諧振裕度,閉環(huán)帶寬,穩(wěn)態(tài)誤差系

29、數(shù)等頻域特征量給出時(shí),一般采用頻率法校正.時(shí)域法與頻域法是兩種常用的方法,其性能指標(biāo)可以互換。6心得體會(huì)從本次課程設(shè)計(jì)中，我收獲了很多，在即將完成之時(shí)，心中帶著淡淡的喜悅，而更多的是一種謙卑的態(tài)度。拿到題目之時(shí)，了解到是用頻率法對(duì)一個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行超前校正，簡(jiǎn)單看看系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)，是平日在理論課上較為熟悉的一階系統(tǒng)，心里不由得以為是用MATLAB去做一道平時(shí)的練習(xí)題。但是當(dāng)我真正開(kāi)始動(dòng)手來(lái)做這次課程設(shè)計(jì)時(shí)，我才發(fā)現(xiàn)自己的想法是非常幼稚的。整個(gè)過(guò)程中，編程中曾出現(xiàn)過(guò)不少小錯(cuò)誤，其中一個(gè)甚至嚴(yán)重影響了我的進(jìn)程，反復(fù)查資料，反復(fù)改，最后摒棄了原來(lái)所用的getfield（）函數(shù)，才終于解決；理論計(jì)算也出現(xiàn)過(guò)很多問(wèn)題，以前做題，很少遇到這種需要反復(fù)計(jì)算和試驗(yàn)的情