系統結構如圖試設計超前校正裝置

Ⅰ 自控原理超前校正：求校正系統

時間響應指標，用根軌跡設計方法。
根據指標，按二階系統求出阻尼比和wn，根軌跡應該過此點。
ts增加，因此用超前校正。
校正的具體參數求法，參考書上根軌跡超前校正設計方法

Ⅱ 全國2008年1月高等教育自學考試 自動控制理論(二)試題 課程代碼：02306

全國2008年1月高等教育自學考試
自動控制理論(二)試題
課程代碼：02306

一、單項選擇題(本大題共15小題，每小題2分，共30分)
在每小題列出的四個備選項中只有一個是符合題目要求的，請將其代碼填寫在題後的括弧內。錯選、多選或未選均無分。
1．頻率法和根軌跡法的基礎是（ ）
A．正弦函數 B．階躍函數
C．斜坡函數 D．傳遞函數
2．方框圖化簡時，並聯連接方框總的輸出量為各方框輸出量的（ ）
A．乘積 B．代數和
C．加權平均 D．平均值
3．如果高階系統的一個極點在根平面上的位置與一個零點的位置十分靠近，則該極點對系統的動態響應（ ）
A．沒有影響 B．幾乎沒有影響
C．有影響 D．是否有影響，不太清楚
4．採用零、極點對消法是為了使控制系統（ ）
A．減少超調量 B．降低階數
C．改善快速性 D．改善動態和穩態性能
5．求取系統頻率特性的方法有（ ）
A．脈沖響應法 B．根軌跡法
C．解析法和實驗法 D．單位階躍響應法
6．若某校正環節傳遞函數Gc(s)= ，則其頻率特性的奈氏圖的起點坐標為（ ）
A．(10 , j0) B．(1，j0 )
C．(1，j1) D．(10，j1)
7．設開環系統頻率特性為G（jω）= ，則其頻率特性的奈氏圖與負實軸交點的頻率值ω為（ ）
A． /s B．1rad/s
C． rad/s D．2rad/s
8．已知單位負反饋控制系統的開環傳遞函數為G（s）= ,則系統穩定時K的范圍為（ ）
A．K<0 B．K>0
C．K>1 D．K>2
9．某單位反饋控制系統開環傳遞函數G(s)= ，若使相位裕量 =45°，α的值應為多少？（ ）
A． B．
C． D．
10．已知單位負反饋系統的開環傳遞函數為G(s)= ,若系統以ωn=2rad/s的頻率作等幅振盪，則a的值應為（ ）
A．0.4 B．0.5
C．0.75 D．1
11．設G(s)H(s)= ，當k增大時，閉環系統（ ）
A．由穩定到不穩定 B．由不穩定到穩定
C．始終穩定 D．始終不穩定
12．設開環傳遞函數為G(s)= ，在根軌跡的分離點處，其對應的k值應為（ ）
A． B．
C．1 D．4
13．某串聯校正裝置的傳遞函數為Gc(s)=K ,1>β>0，該校正裝置為（ ）
A．超前校正裝置 B．滯後校正裝置
C．滯後—超前校正裝置 D．超前—滯後校正裝置
14．若系統 = x+ u具有可控性，則常數b取值范圍是（ ）
A．b≠－1 B．b=－1
C．b≠1 D．b=1
15．狀態轉移矩陣 (t)的重要性質有（ ）
A． (t2-t1)• (t1-t0)= (t2-t0)
B． (t2-t1)• (t1-t0)= (t2-t1)+ (t1-t0)
C． (t2-t1)• (t1-t0)= (t2-t1)- (t1-t0)
D． (t2-t1)+ (t1-t0)= (t2-t0)
二、填空題(本大題共10小題，每小題1分，共10分)
請在每小題的空格中填上正確答案。錯填、不填均無分。
16．線性定常系統的響應曲線僅取決於輸入信號的______________和系統的特性，與輸入信號施加的時間無關。
17．函數 的拉氏變換為____________。
18．數學模型的形式很多，常用的有微分方程、_____________和狀態方程等。
19．如果增加系統開環傳遞函數中積分環節的個數，則閉環系統的穩態精度將提高，相對穩定性將________________。
20．為了便於求解和研究控制系統的輸出響應，輸入信號一般採用__________輸入信號。
21．頻率特性的極坐標圖又稱_____________圖。
22．比例微分環節G(s)=1+Ts的相頻特性為 =_______________。
23．利用代數方法判別閉環控制系統穩定性的方法有____________和赫爾維茨判據兩種。
24．已知-2+j0點在開環傳遞函數為G(s)H(s)= 的系統的根軌跡上，則該點對應的k值為_________________。
25．系統的狀態方程為 = x+ u時，系統的特徵多項式為_____________。
三、名詞解釋題(本大題共4小題。每小題3分，共12分)
26．受控對象
27．積分器
28．非最小相位系統
29．臨界穩定
四、簡答題（本大題共4小題，每小題5分，共20分）
30．閉環控制系統有什麼優缺點？
31．開環系統對數幅頻特性曲線的低頻段、中頻段各表徵閉環系統什麼性能？
32．簡述確定根軌跡與虛軸的交點的兩種方法。
33．簡述狀態空間描述與傳遞函數描述的主要不同點。
五、計算題（本大題共3小題，第34、36小題各10分，第35小題8分，共28分）
34．設控制系統結構圖如題34圖所示。試繪制系統的信號流圖，並利用梅森公式確定系統的閉環傳遞函數。

35．設有單位反饋控制系統的開環傳遞函數為G(s)= ，其單位階躍響應曲線如題35圖所示，試確定K、T的參數值。

36．設系統的開環傳遞函數為G(s)H(s)= ，試繪制根軌跡。

Ⅲ 自控原理習題：已知系統的開環傳遞函數為G(s)H(s)=K/s(0.2s+1),試採用頻率法設計串聯超前校正裝置Gc（s）

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Ⅳ 什麼是超前校正裝和滯後校正裝置

超前校正裝置：是一種利用控制系統中的超前校正方法的裝置，使用時需要獲得校正指標，一般用電阻和電容就可連接而成。

滯後校正裝置：具有滯後相位特性的校正裝置叫滯後校正裝置，又稱之為積分校正裝置。滯後校正對系統中高頻噪音有削弱作用，增強抗干擾能力。

利用滯後校正的這一低通濾波所造成的高頻衰減特性，降低系統的截止頻率（也稱穿越頻率），提高系統的相位裕度，以減小系統的超調量，改善系統的穩定性，這是滯後校正的作用之一。

為了避免滯後環節的負相位對相位裕度影響，應盡量使網路的最大滯後相位遠離系統的截止頻率。其目的是保持未校正系統在要求的開環剪切頻率附近的相頻特性曲線基本不變。由此可知選擇滯後校正環節零極點的准則就是，使零極點盡量遠小於截止頻率，以降低相角滯後所帶來的影響。

(4)系統結構如圖試設計超前校正裝置擴展閱讀：

滯後校正對系統的影響和限制

一、影響：

1、改善了系統的相位裕量和增益裕量，提高了系統的相對穩定性；

2、減小了系統的最大超調量，但上升時間等增大；

3、本身對系統的穩態誤差沒有影響，但由於對中高頻段幅值的衰減，所以可以提高低頻段的幅值，提高穩態性能。

二、限制：

當系統在低頻段相頻特性上找不到滿足系統相位裕量點時，不能用相位滯後校正。

參考資料來源：網路-超前校正裝置

參考資料來源：網路-滯後校正

Ⅳ 超前校正裝置和滯後校正裝置各利用校正裝置的什麼特性對系統進行校正

超前校正裝置利用控制系統中的超前校正方法的裝置，使用時需要獲得校正指標，一般用電版阻和電權容就可連接而成，即通過對系統引入相位超前校正環節來改變系統的頻率特性。

滯後校正裝置利用校正裝置的滯後相位特性（即相頻特性小於零）對系統進行校正。

(5)系統結構如圖試設計超前校正裝置擴展閱讀：

滯後校正對系統的影響：

1、系統的幅值穿越頻率減小；

2、幅頻特性在附近的斜率減小了，即曲線平坦了；

3、改善了系統的相位裕量和增益裕量，提高了系統的相對穩定性；

4、減小了系統的最大超調量，但上升時間等增大；

5、本身對系統的穩態誤差沒有影響，但由於對中高頻段幅值的衰減，所以可以提高低頻段的幅值，提高穩態性能。

參考資料：網路——超前校正裝置

網路——滯後校正

Ⅵ 已知單位負反饋系統的開環傳遞函數 ， 試用頻率法設計串聯超前校正裝置，使系統的相位裕度 ，靜態速度誤差

s=tf('s'); %生成拉普拉斯變數s
G=10/(s*(s+1)); %生成開環傳遞函數
[mag,phase,w]=bode(G); %獲取對數頻率特性上每個頻率w對應的幅值和相位角
[Gm,Pm]=margin(G); %計算開環傳遞函數的幅值裕量和相位裕量
DPm=45; %期望的相位裕量
MPm=DPm-Pm+5; %校正網路需提供的最大相位超前
MPm=MPm*pi/180; %轉換為弧度表示的角度
a=(1+sin(MPm))/(1-sin(MPm)); %計算超前校正的分度系數
adb=20*log10(mag); %計算開環傳遞函數對應不同頻率的對數幅值
am=10*log10(a); %計算校正網路在校正後的剪切角度頻率處提供的對數幅值
wc=sphine(adb,w,-am); %利用線性插值函數求取對應-am處的頻率，即為校正後的 %剪切頻率wc
T=1/(wc*sqrt(a)); %求時間常數
at=a*T;
Gc=tf([at 1],[T 1]); %獲取控制器的傳遞函數
Gh=Gc*G;
figure,margin(Gh); %繪制校正後系統的Bode圖
grid

Ⅶ 超前校正裝置和滯後校正裝置的傳遞函數有何不同他們多利用校正裝置的什麼特性對系統進行校正

1、校正作用的作用因素不同。

超前校正：Gc（s）=(a*Td*s+1)/(a*(Td*s+1)).其中a>1， a越大，校正作用越強

滯後校正：Gc(s)=(B*T*s+1)/(T*s+1),其中B<1。

2、利用的原理不一樣。

超前校正：利用相角超前特性增大相角裕量，利用正斜率幅頻特性提高幅穿（截止）頻率，從而改善暫態性能。應選擇裝置的最大超前角頻率等於系統的幅穿頻率。

滯後校正：利用幅值衰減特性，使截止頻率下降，從而增大穩定裕量，改善響應的平穩性，但快速性降低。

超前校正裝置利用相角超前特性，滯後校正裝置利用幅值衰減特性。

(7)系統結構如圖試設計超前校正裝置擴展閱讀：

超前校正的校正裝置：

傳遞函數為的一類串聯校正在超前校正裝置上輸人入一個正弦信號，則其輸出量也是一個正弦信號，但在相位上超前於輸入信號一個角度，超前校正之名即源於此.。

在復平面上，超前校正裝置的特點是其傳遞函數的零點總是位於極點的右方。超前校正裝置基本上是一個高通濾波器，主要作用是能使控制系統的瞬態響應得到顯著改善，但不能顯著改善穩態精度。同時，如果存在雜訊，則引入超前校正的結果會降低控制系統的信噪比，圖中為用電阻、電容元件構成的一個超前校正網路.

Ⅷ 急需自動控制原理課程設計

「自控原理課程設計」參考設計流程

一、理論分析設計
1、確定原系統數學模型；
當開關S斷開時，求原模擬電路的開環傳遞函數個G(s)。
2、繪制原系統對數頻率特性，確定原系統性能：c、(c)；
3、確定校正裝置傳遞函數Gc(s)，並驗算設計結果；
設超前校正裝置傳遞函數為：
，rd>1
若校正後系統的截止頻率c=m，原系統在c處的對數幅值為L(c)，則：

由此得：

由 ，得時間常數T為：

4、在同一坐標系裡，繪制校正前、後、校正裝置對數頻率特性；
二、Matlab模擬設計（串聯超前校正模擬設計過程）
注意：下述模擬設計過程僅供參考，本設計與此有所不同。

利用Matlab進行模擬設計（校正），就是藉助Matlab相關語句進行上述運算，完成以下任務：①確定校正裝置；②繪制校正前、後、校正裝置對數頻率特性；③確定校正後性能指標。從而達到利用Matlab輔助分析設計的目的。
例：已知單位反饋線性系統開環傳遞函數為：

要求系統在單位斜坡輸入信號作用時，開環截止頻率c≥7.5弧度/秒，相位裕量≥450，幅值裕量h≥10dB，利用Matlab進行串聯超前校正。
1、繪制原系統對數頻率特性，並求原系統幅值穿越頻率wc、相位穿越頻率wj、相位裕量Pm[即(c)]、幅值裕量Gm
num=[20];
den=[1,1,0];
G=tf(num,den); %求原系統傳遞函數
bode(G); %繪制原系統對數頻率特性
margin(G); %求原系統相位裕度、幅值裕度、截止頻率
[Gm,Pm,wj,wc]=margin(G);
grid; %繪制網格線（該條指令可有可無）
原系統伯德圖如圖1所示，其截止頻率、相位裕量、幅值裕量從圖中可見。另外，在MATLAB Workspace下，也可得到此值。由於截止頻率和相位裕量都小於要求值，故採用串聯超前校正較為合適。

圖1 校正前系統伯德圖
2、求校正裝置Gc(s)（即Gc）傳遞函數
L=20*log10(20/(7.5*sqrt(7.5^2+1))); %求原系統在c=7.5處的對數幅值L
rd=10^(-L/10); %求校正裝置參數rd
wc=7.5;
T= sqrt(rd)/wc; %求校正裝置參數T
numc=[T,1];
denc=[T/ rd,1];
Gc=tf(numc,denc); %求校正裝置傳遞函數Gc
3、求校正後系統傳遞函數G(s)（即Ga）
numa=conv(num,numc);
dena=conv(den,denc);
Ga=tf(numa,dena); %求校正後系統傳遞函數Ga
4、繪制校正後系統對數頻率特性，並與原系統及校正裝置頻率特性進行比較；
求校正後幅值穿越頻率wc、相位穿越頻率wj、相位裕量Pm、幅值裕量Gm。
bode(Ga); %繪制校正後系統對數頻率特性
hold on; %保留曲線，以便在同一坐標系內繪制其他特性
bode(G,':'); %繪制原系統對數頻率特性
hold on; %保留曲線，以便在同一坐標系內繪制其他特性
bode(Gc,'-.'); %繪制校正裝置對數頻率特性
margin(Ga); %求校正後系統相位裕度、幅值裕度、截止頻率
[Gm,Pm,wj,wc]=margin(Ga);
grid; %繪制網格線（該條指令可有可無）
校正前、後及校正裝置伯德圖如圖2所示，從圖中可見其：截止頻率wc=7.5；
相位裕量Pm=58.80；幅值裕量Gm=inf dB(即)，校正後各項性能指標均達到要求。
從MATLAB Workspace空間可知校正裝置參數：rd=8.0508，T=0.37832，校正裝置傳遞函數為 。

圖2 校正前、後、校正裝置伯德圖
三、Simulink模擬分析（求校正前、後系統單位階躍響應）
注意：下述模擬過程僅供參考，本設計與此有所不同。

線性控制系統校正過程不僅可以利用Matlab語句編程實現，而且也可以利用Matlab-Simulink工具箱構建模擬模型，分析系統校正前、後單位階躍響應特性。
1、原系統單位階躍響應
原系統模擬模型如圖3所示。

圖3 原系統模擬模型
系統運行後，其輸出階躍響應如圖4所示。

圖4 原系統階躍向應曲線
2、校正後系統單位階躍響應
校正後系統模擬模型如圖5所示。

圖5 校正後系統模擬模型
系統運行後，其輸出階躍響應如圖6所示。

圖6 校正後系統階躍向應曲線
3、校正前、後系統單位階躍響應比較
模擬模型如圖7所示。

圖7 校正前、後系統模擬模型
系統運行後，其輸出階躍響應如圖8所示。

圖8 校正前、後系統階躍響應曲線
四、確定有源超前校正網路參數R、C值
有源超前校正裝置如圖9所示。

圖9 有源超前校正網路

當放大器的放大倍數很大時，該網路傳遞函數為：
（1）
其中 ， ， ，「-」號表示反向輸入端。
該網路具有相位超前特性，當Kc=1時，其對數頻率特性近似於無源超前校正網路的對數頻率特性。
根據前述計算的校正裝置傳遞函數Gc(s)，與（1）式比較，即可確定R4、C值，即設計任務書中要求的R、C值。
注意：下述計算僅供參考，本設計與此計算結果不同。

如：由設計任務書得知：R1=100K，R2=R3=50K，顯然
令
T=R4C 解得R4=3.5K，C=13.3F

Ⅸ 用MATLAB進行控制系統的超前滯後校正設計

直接用matlab control system tool box吧，只要給它設好傳遞函數形式和輸入信號（階躍等）就可以了。傳內遞函數的對數幅頻特性也可以分容析出來。

你自己先試試，有問題再補充。我明天要考試。

樓上那人純扯淡的，你還正兒八經回復他。。。