控制系统校正实验.doc

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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（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matlab

3）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],[0.0006250.062510]）;

bode（s1）

[Gm,Pm]=margin（s1）

margin（s1）

2）进行相位超前校正：

①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（[0.136741],[0.0023651]）

bode（s2）

[Gm,Pm]=margin（s2）

margin（s2）

②给出校正后系统开环波德图

程序及结果：

s1=tf（[200],[0.0006250.062510]）;

s2=tf（[0.136741],[0.0023651]）

s=s1*s2

bode（s）

[Gm,Pm]=margin（s）

margin（s）

③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],[0.0006250.062510]）;

s2=tf（[0.136741],[0.0023651]）

s=s1*s2

s3=s/（s+1）

margin（s3）

fb=bandwidth（s3）

fb=285.9917

3）进行相位滞后校正：

①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（[0.17981],[1.79851]）

bode（s2）

[Gm,Pm]=margin（s2）

margin（s2）

②给出校正后系统开环波德图

程序及结果：

s1=tf（[200],[0.0006250.062510]）;

s2=tf（[0.17981],[1.79851]）

s=s1*s2

bode（s）

[Gm,Pm]=margin（s）

margin（s）

③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],[0.0006250.062510]）;

s2=tf（[0.17981],[1.79851]）

s=s1*s2

s3=s/（s+1）

margin（s3）

fb=bandwidth（s3）

fb=27.3476

4）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=192HzPm=2.2Gm=0.82f=16.1HzPm=22.7Gm=10.7

闭环：

校正前校正后

f=264HzPm=-24.5Gm=-20.1f=24.4HzPm=21.7Gm=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。

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