控制系统校正实验.doc

1、实 验 报 告课程名称 控制工程基础 题 目 实验四、控制系统校正实验 工 具 _matlab 系 别 _仪器科学与光电工程学院_ 专 业 测控技术与仪器 姓 名 _ 班级/学号 成 绩 指导教师 实验四、控制系统校正实验注意：进入实验室前的要求学习教材216-224和402-405页内容；一、实验目的1) 学习并掌握Matlab控制系统的简单使用方法2) 掌握控制系统校正方法，尤其是相位超前校正、滞后校正3) 掌握控制系统校正的基本机理，尤其是各种校正方法对控制系统性能的影响。二、实验仪器系统安装有matlab软件的计算机实验系统三、实验内容下图为一控制系统的方框图。Gc(s)Xi(s)XO

2、(s)H(s)+-G(s)其中Gc(s)为调节器；G(s)系统被控部分；H(s)为检测传感器，H(s)=1 设计Gc(s)实现：1相位超前校正（要求在原幅值剪切频率处实现60度相位裕量）；2.相位滞后校正（要求校正环节转角频率在原幅值剪切频率的1/10和1/100）；3根据以上两种校正结果分别求闭环截至频率（见在实验报告中的“给出校正后系统闭环波德图并示出频带宽度”项）。四、实验步骤1）写出系统开环传递函数；2）打开matlab3）建立*.m文件 4）编制程序（主要指令: tf、bode、margin、bandwidth、feedback; 注释用“%”开头）5) 运行所编制程序6) 运行结果

3、记录5） 存储所编制程序五、结果分析和实验报告1）给出校正前系统波德图，并分析其稳定性程序及结果：s1=tf(200,0.000625 0.0625 1 0);bode(s1)Gm,Pm=margin(s1)margin(s1)2）进行相位超前校正： 给出相位超前校正环节的传递函数及波德图：程序及结果：s2=tf(0.13674 1,0.002365 1)bode(s2)Gm,Pm=margin(s2)margin(s2) 给出校正后系统开环波德图程序及结果：s1=tf(200,0.000625 0.0625 1 0);s2=tf(0.13674 1,0.002365 1)s=s1*s2bod

4、e(s)Gm,Pm=margin(s)margin(s) 给出校正后系统闭环波德图并示出频带宽度程序及结果：s1=tf(200,0.000625 0.0625 1 0);s2=tf(0.13674 1,0.002365 1)s=s1*s2s3=s/(s+1)margin(s3)fb=bandwidth(s3)fb =285.99173）进行相位滞后校正： 给出相位滞后校正环节的传递函数及波德图：程序及结果：s2=tf(0.1798 1,1.7985 1)bode(s2)Gm,Pm=margin(s2)margin(s2) 给出校正后系统开环波德图程序及结果：s1=tf(200,0.000625

5、 0.0625 1 0);s2=tf(0.1798 1,1.7985 1)s=s1*s2bode(s)Gm,Pm=margin(s)margin(s) 给出校正后系统闭环波德图并示出频带宽度程序及结果：s1=tf(200,0.000625 0.0625 1 0);s2=tf(0.1798 1,1.7985 1)s=s1*s2s3=s/(s+1)margin(s3)fb=bandwidth(s3)fb =27.34764）对比以上实验，对实验结果进行分析：（分析校正后系统稳定性变化、带宽的变化及响应速度变化）开环：校正前 校正后f=192Hz Pm=2.2 Gm=0.82 f=16.1Hz Pm=22.7 Gm=10.7闭环：校正前 校正后f=264Hz Pm=-24.5 Gm=-20.1 f=24.4Hz Pm=21.7 Gm=7.72校正前系统不稳定，相位超前滞后校正后系统变得稳定。超前校正带宽变宽，响应速度变快，滞后校正带宽变窄，响应速度变慢。- 8 -