設計一個串聯校正裝置

『壹』 自動控制原理課程設計 設計題目： 串聯滯後校正裝置的設計

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)。
c)；(c、2、繪制原系統對數頻率特性，確定原系統性能：
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
)，則：c處的對數幅值為L(cm，原系統在=c若校正後系統的截止頻率

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：

≥450，幅值裕量h≥10dB，利用Matlab進行串聯超前校正。≥7.5弧度/秒，相位裕量c要求系統在單位斜坡輸入信號作用時，開環截止頻率
c)]、幅值裕量Gm(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
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))); =7.5處的對數幅值Lc%求原系統在
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
(s)（即Ga）3、求校正後系統傳遞函數G
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；
)，校正後各項性能指標均達到要求。相位裕量Pm=58.80；幅值裕量Gm=inf dB(即
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

『貳』 控制系統校正方法的串聯校正裝置

常用的串聯校正裝置有超前校正、滯後校正、滯後-超前校正三種類型。在許多情況下,它們都是由電阻、電容按不同方式連接成的一些四端網路。各類校正裝置的特性可用它們的傳遞函數來表示，此外也常採用頻率響應的波德圖來表示。不同類型的校正裝置對信號產生不同的校正作用，以滿足不同要求的控制系統在改善特性上的需要。下表列出三類校正裝置的典型線路、傳遞函數、頻率響應的波德圖和各自的校正作用。在工業控制系統如溫度控制系統、流量控制系統中，串聯校正裝置採用有源網路的形式，並且製成通用性的調節器，稱為PID（比例-積分-微分）調節器,它的校正作用與滯後-超前校正裝置類同。

『叄』 串聯校正和並聯校正的特點

特點如下：
串聯校正裝置可設計成相位超前校正、相位遲後校正和和相位遲後超前校正形式。超前校正為滿足控制系統的靜態性能要求，最直接的方法是增大控制系統的開環增益，但當增益增大到一定數值時，系統有可能變為不穩定，或即使能穩定，其動態性能一般也不會理想。為此，需在系統的前向通道中加一超前校正裝置，以實現在開環增益不變的前提下，系統的動態性能亦能滿足設計的要求。
校正裝置具有如下特點：
1、輸出相位總滯後於輸入相位，這是校正中必須要避免的；
2、它是一個低通濾波器，具有高頻率衰減的作用；
3、利用它的高頻衰減作用，使校正後系統剪切頻率 前移，從而達到增大相位裕量的目的。
並聯校正主要用於機械量的控制系統，如位置控制系統、速度控制系統等。最常用的並聯校正是速度反饋校正。它的作用是產生與輸出變數的導數成正比的校正信號，以改善系統的過渡過程性能，如減小超調量、縮短過渡過程時間、提高快速性等，同時使校正後的系統保持原有穩態精度。用來作為速度反饋校正裝置的部件主要有測速發電機、速度陀螺等。

『肆』 給定固有部分的傳遞函數 Gg（s）和性能指標要求，試設計串聯校正裝置K（s），並比較它們的作用效果。

標准作業題，你看課本，對照例題就可以完成了。
繪制原系統的bode圖後版會發現，原系統幅權頻是以-40db/dec穿越0分貝線,並且截止頻率是31左右。
所以用超前校正就可以了。
按超前校正的設計步驟，仿照例題一步步的繪和算，沒有拐彎的地方，不用擔心。
最後比較效果，就是校驗一下相角裕度、幅值裕度和截止頻率。

希望我的回答，對你掌握這章的知識有點幫助。

『伍』 設單位反饋控制系統的開環傳遞函數為G0(s)=K/s(s+1)(0.2s+1)試設計一串聯校正裝置，使系統滿足如下性能指

設單位僅饋控制系統的開環傳遞函數為G(s)=k/s(s+1)(0.2s十1)，試設計一串聯校正裝置，使系統滿足如下性能指標:靜態速度誤差系數K=8，相角裕度y

『陸』 一型單位反饋系統原有部分的開環傳遞函數為G（s）=k/s(s+1) 要求設計串聯校正裝置，系統滿足下列性能指標

你開始時是不能假設G（s）=k/s^2(s+1)的。
應該這樣做：
1。畫出開環傳遞函數波特圖
2。根據波專特圖判斷截止頻率屬、相角裕度是否符合要求，還要判斷截止頻率出的波特圖斜率是否為20db/dec
3。找出原系統的不足之處後，開始校正。判斷是選擇滯後校正、超前校正還是選擇PID校正，選好校正方式後，求出校正系統（控制系統）的傳遞函數，要使得此傳遞函數的波特圖與原開環傳遞函數的波特圖相加為理想的系統。之後重新判斷一下是否符合要求即可。

『柒』 什麼是串聯校正及其優缺點

• 串聯校正裝置可設計成相位超前校正、相位遲後校正和和相位遲後－超前校正形式。

• 超前校正
  為滿足控制系統的靜態性能要求，最直接的方法是增大控制系統的開環增益，但當增益增大到一定數值時，系統有可能變為不穩定，或即使能穩定，其動態性能一般也不會理想。

• 為此，需在系統的前向通道中加一超前校正裝置，以實現在開環增益不變的前提下，系統的動態性能亦能滿足設計的要求。

• 遲後校正
  

• 與超前校正相反，如果一個控制系統具有良好的動態性能，但其靜態性能指標較差（如靜態誤差較大）時，則一般可採用遲後校正裝置，使系統的開環增益有較大幅度的增加，而同時又可使校正後的系統動態指標保持原系統的良好狀態。

• 比較超前校正裝置和遲後校正裝置可以發現，遲後校正裝置具有如下特點：

• 1）輸出相位總滯後於輸入相位，這是校正中必須要避免的；

• 2）它是一個低通濾波器，具有高頻率衰減的作用；

• 3）利用它的高頻衰減作用（當 ），使校正後系統剪切頻率 前移，從而達到增大相位裕量的目的。

• 有源遲後－超前校正裝置的傳遞函數同時是一個典型的PID控制器，式中：KP為比例系數，Ti 積分時間常數，Td為微分時間常數。
  

『捌』 試設計一個串聯校正裝置

對是的
你這種都加進去叫
串聯滯後-超前校正
將兩種方法的優點進行綜合
請參考自動控制原理中的串聯校正

『玖』 非單位負反饋的最小相位系統如何設計串聯校正裝置

負反饋系統在收集的時候你了解他的接線方式如果你接線接證券那麼在程序輸進去就可以完成了