系统结构如图试设计超前校正装置

Ⅰ 自控原理超前校正：求校正系统

时间响应指标，用根轨迹设计方法。
根据指标，按二阶系统求出阻尼比和wn，根轨迹应该过此点。
ts增加，因此用超前校正。
校正的具体参数求法，参考书上根轨迹超前校正设计方法

Ⅱ 全国2008年1月高等教育自学考试 自动控制理论(二)试题 课程代码：02306

全国2008年1月高等教育自学考试
自动控制理论(二)试题
课程代码：02306

一、单项选择题(本大题共15小题，每小题2分，共30分)
在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，请将其代码填写在题后的括号内。错选、多选或未选均无分。
1．频率法和根轨迹法的基础是（ ）
A．正弦函数 B．阶跃函数
C．斜坡函数 D．传递函数
2．方框图化简时，并联连接方框总的输出量为各方框输出量的（ ）
A．乘积 B．代数和
C．加权平均 D．平均值
3．如果高阶系统的一个极点在根平面上的位置与一个零点的位置十分靠近，则该极点对系统的动态响应（ ）
A．没有影响 B．几乎没有影响
C．有影响 D．是否有影响，不太清楚
4．采用零、极点对消法是为了使控制系统（ ）
A．减少超调量 B．降低阶数
C．改善快速性 D．改善动态和稳态性能
5．求取系统频率特性的方法有（ ）
A．脉冲响应法 B．根轨迹法
C．解析法和实验法 D．单位阶跃响应法
6．若某校正环节传递函数Gc(s)= ，则其频率特性的奈氏图的起点坐标为（ ）
A．(10 , j0) B．(1，j0 )
C．(1，j1) D．(10，j1)
7．设开环系统频率特性为G（jω）= ，则其频率特性的奈氏图与负实轴交点的频率值ω为（ ）
A． /s B．1rad/s
C． rad/s D．2rad/s
8．已知单位负反馈控制系统的开环传递函数为G（s）= ,则系统稳定时K的范围为（ ）
A．K<0 B．K>0
C．K>1 D．K>2
9．某单位反馈控制系统开环传递函数G(s)= ，若使相位裕量 =45°，α的值应为多少？（ ）
A． B．
C． D．
10．已知单位负反馈系统的开环传递函数为G(s)= ,若系统以ωn=2rad/s的频率作等幅振荡，则a的值应为（ ）
A．0.4 B．0.5
C．0.75 D．1
11．设G(s)H(s)= ，当k增大时，闭环系统（ ）
A．由稳定到不稳定 B．由不稳定到稳定
C．始终稳定 D．始终不稳定
12．设开环传递函数为G(s)= ，在根轨迹的分离点处，其对应的k值应为（ ）
A． B．
C．1 D．4
13．某串联校正装置的传递函数为Gc(s)=K ,1>β>0，该校正装置为（ ）
A．超前校正装置 B．滞后校正装置
C．滞后—超前校正装置 D．超前—滞后校正装置
14．若系统 = x+ u具有可控性，则常数b取值范围是（ ）
A．b≠－1 B．b=－1
C．b≠1 D．b=1
15．状态转移矩阵 (t)的重要性质有（ ）
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、填空题(本大题共10小题，每小题1分，共10分)
请在每小题的空格中填上正确答案。错填、不填均无分。
16．线性定常系统的响应曲线仅取决于输入信号的______________和系统的特性，与输入信号施加的时间无关。
17．函数 的拉氏变换为____________。
18．数学模型的形式很多，常用的有微分方程、_____________和状态方程等。
19．如果增加系统开环传递函数中积分环节的个数，则闭环系统的稳态精度将提高，相对稳定性将________________。
20．为了便于求解和研究控制系统的输出响应，输入信号一般采用__________输入信号。
21．频率特性的极坐标图又称_____________图。
22．比例微分环节G(s)=1+Ts的相频特性为 =_______________。
23．利用代数方法判别闭环控制系统稳定性的方法有____________和赫尔维茨判据两种。
24．已知-2+j0点在开环传递函数为G(s)H(s)= 的系统的根轨迹上，则该点对应的k值为_________________。
25．系统的状态方程为 = x+ u时，系统的特征多项式为_____________。
三、名词解释题(本大题共4小题。每小题3分，共12分)
26．受控对象
27．积分器
28．非最小相位系统
29．临界稳定
四、简答题（本大题共4小题，每小题5分，共20分）
30．闭环控制系统有什么优缺点？
31．开环系统对数幅频特性曲线的低频段、中频段各表征闭环系统什么性能？
32．简述确定根轨迹与虚轴的交点的两种方法。
33．简述状态空间描述与传递函数描述的主要不同点。
五、计算题（本大题共3小题，第34、36小题各10分，第35小题8分，共28分）
34．设控制系统结构图如题34图所示。试绘制系统的信号流图，并利用梅森公式确定系统的闭环传递函数。

35．设有单位反馈控制系统的开环传递函数为G(s)= ，其单位阶跃响应曲线如题35图所示，试确定K、T的参数值。

36．设系统的开环传递函数为G(s)H(s)= ，试绘制根轨迹。

Ⅲ 自控原理习题：已知系统的开环传递函数为G(s)H(s)=K/s(0.2s+1),试采用频率法设计串联超前校正装置Gc（s）

不会 我才高三刚毕业 不会

Ⅳ 什么是超前校正装和滞后校正装置

超前校正装置：是一种利用控制系统中的超前校正方法的装置，使用时需要获得校正指标，一般用电阻和电容就可连接而成。

滞后校正装置：具有滞后相位特性的校正装置叫滞后校正装置，又称之为积分校正装置。滞后校正对系统中高频噪音有削弱作用，增强抗干扰能力。

利用滞后校正的这一低通滤波所造成的高频衰减特性，降低系统的截止频率（也称穿越频率），提高系统的相位裕度，以减小系统的超调量，改善系统的稳定性，这是滞后校正的作用之一。

为了避免滞后环节的负相位对相位裕度影响，应尽量使网络的最大滞后相位远离系统的截止频率。其目的是保持未校正系统在要求的开环剪切频率附近的相频特性曲线基本不变。由此可知选择滞后校正环节零极点的准则就是，使零极点尽量远小于截止频率，以降低相角滞后所带来的影响。

(4)系统结构如图试设计超前校正装置扩展阅读：

滞后校正对系统的影响和限制

一、影响：

1、改善了系统的相位裕量和增益裕量，提高了系统的相对稳定性；

2、减小了系统的最大超调量，但上升时间等增大；

3、本身对系统的稳态误差没有影响，但由于对中高频段幅值的衰减，所以可以提高低频段的幅值，提高稳态性能。

二、限制：

当系统在低频段相频特性上找不到满足系统相位裕量点时，不能用相位滞后校正。

参考资料来源：网络-超前校正装置

参考资料来源：网络-滞后校正

Ⅳ 超前校正装置和滞后校正装置各利用校正装置的什么特性对系统进行校正

超前校正装置利用控制系统中的超前校正方法的装置，使用时需要获得校正指标，一般用电版阻和电权容就可连接而成，即通过对系统引入相位超前校正环节来改变系统的频率特性。

滞后校正装置利用校正装置的滞后相位特性（即相频特性小于零）对系统进行校正。

(5)系统结构如图试设计超前校正装置扩展阅读：

滞后校正对系统的影响：

1、系统的幅值穿越频率减小；

2、幅频特性在附近的斜率减小了，即曲线平坦了；

3、改善了系统的相位裕量和增益裕量，提高了系统的相对稳定性；

4、减小了系统的最大超调量，但上升时间等增大；

5、本身对系统的稳态误差没有影响，但由于对中高频段幅值的衰减，所以可以提高低频段的幅值，提高稳态性能。

参考资料：网络——超前校正装置

网络——滞后校正

Ⅵ 已知单位负反馈系统的开环传递函数 ， 试用频率法设计串联超前校正装置，使系统的相位裕度 ，静态速度误差

s=tf('s'); %生成拉普拉斯变量s
G=10/(s*(s+1)); %生成开环传递函数
[mag,phase,w]=bode(G); %获取对数频率特性上每个频率w对应的幅值和相位角
[Gm,Pm]=margin(G); %计算开环传递函数的幅值裕量和相位裕量
DPm=45; %期望的相位裕量
MPm=DPm-Pm+5; %校正网络需提供的最大相位超前
MPm=MPm*pi/180; %转换为弧度表示的角度
a=(1+sin(MPm))/(1-sin(MPm)); %计算超前校正的分度系数
adb=20*log10(mag); %计算开环传递函数对应不同频率的对数幅值
am=10*log10(a); %计算校正网络在校正后的剪切角度频率处提供的对数幅值
wc=sphine(adb,w,-am); %利用线性插值函数求取对应-am处的频率，即为校正后的 %剪切频率wc
T=1/(wc*sqrt(a)); %求时间常数
at=a*T;
Gc=tf([at 1],[T 1]); %获取控制器的传递函数
Gh=Gc*G;
figure,margin(Gh); %绘制校正后系统的Bode图
grid

Ⅶ 超前校正装置和滞后校正装置的传递函数有何不同他们多利用校正装置的什么特性对系统进行校正

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，校正作用越强

滞后校正：Gc(s)=(B*T*s+1)/(T*s+1),其中B<1。

2、利用的原理不一样。

超前校正：利用相角超前特性增大相角裕量，利用正斜率幅频特性提高幅穿（截止）频率，从而改善暂态性能。应选择装置的最大超前角频率等于系统的幅穿频率。

滞后校正：利用幅值衰减特性，使截止频率下降，从而增大稳定裕量，改善响应的平稳性，但快速性降低。

超前校正装置利用相角超前特性，滞后校正装置利用幅值衰减特性。

(7)系统结构如图试设计超前校正装置扩展阅读：

超前校正的校正装置：

传递函数为的一类串联校正在超前校正装置上输人入一个正弦信号，则其输出量也是一个正弦信号，但在相位上超前于输入信号一个角度，超前校正之名即源于此.。

在复平面上，超前校正装置的特点是其传递函数的零点总是位于极点的右方。超前校正装置基本上是一个高通滤波器，主要作用是能使控制系统的瞬态响应得到显著改善，但不能显著改善稳态精度。同时，如果存在噪声，则引入超前校正的结果会降低控制系统的信噪比，图中为用电阻、电容元件构成的一个超前校正网络.

Ⅷ 急需自动控制原理课程设计

“自控原理课程设计”参考设计流程

一、理论分析设计
1、确定原系统数学模型；
当开关S断开时，求原模拟电路的开环传递函数个G(s)。
2、绘制原系统对数频率特性，确定原系统性能：c、(c)；
3、确定校正装置传递函数Gc(s)，并验算设计结果；
设超前校正装置传递函数为：
，rd>1
若校正后系统的截止频率c=m，原系统在c处的对数幅值为L(c)，则：

由此得：

由 ，得时间常数T为：

4、在同一坐标系里，绘制校正前、后、校正装置对数频率特性；
二、Matlab仿真设计（串联超前校正仿真设计过程）
注意：下述仿真设计过程仅供参考，本设计与此有所不同。

利用Matlab进行仿真设计（校正），就是借助Matlab相关语句进行上述运算，完成以下任务：①确定校正装置；②绘制校正前、后、校正装置对数频率特性；③确定校正后性能指标。从而达到利用Matlab辅助分析设计的目的。
例：已知单位反馈线性系统开环传递函数为：

要求系统在单位斜坡输入信号作用时，开环截止频率c≥7.5弧度/秒，相位裕量≥450，幅值裕量h≥10dB，利用Matlab进行串联超前校正。
1、绘制原系统对数频率特性，并求原系统幅值穿越频率wc、相位穿越频率wj、相位裕量Pm[即(c)]、幅值裕量Gm
num=[20];
den=[1,1,0];
G=tf(num,den); %求原系统传递函数
bode(G); %绘制原系统对数频率特性
margin(G); %求原系统相位裕度、幅值裕度、截止频率
[Gm,Pm,wj,wc]=margin(G);
grid; %绘制网格线（该条指令可有可无）
原系统伯德图如图1所示，其截止频率、相位裕量、幅值裕量从图中可见。另外，在MATLAB Workspace下，也可得到此值。由于截止频率和相位裕量都小于要求值，故采用串联超前校正较为合适。

图1 校正前系统伯德图
2、求校正装置Gc(s)（即Gc）传递函数
L=20*log10(20/(7.5*sqrt(7.5^2+1))); %求原系统在c=7.5处的对数幅值L
rd=10^(-L/10); %求校正装置参数rd
wc=7.5;
T= sqrt(rd)/wc; %求校正装置参数T
numc=[T,1];
denc=[T/ rd,1];
Gc=tf(numc,denc); %求校正装置传递函数Gc
3、求校正后系统传递函数G(s)（即Ga）
numa=conv(num,numc);
dena=conv(den,denc);
Ga=tf(numa,dena); %求校正后系统传递函数Ga
4、绘制校正后系统对数频率特性，并与原系统及校正装置频率特性进行比较；
求校正后幅值穿越频率wc、相位穿越频率wj、相位裕量Pm、幅值裕量Gm。
bode(Ga); %绘制校正后系统对数频率特性
hold on; %保留曲线，以便在同一坐标系内绘制其他特性
bode(G,':'); %绘制原系统对数频率特性
hold on; %保留曲线，以便在同一坐标系内绘制其他特性
bode(Gc,'-.'); %绘制校正装置对数频率特性
margin(Ga); %求校正后系统相位裕度、幅值裕度、截止频率
[Gm,Pm,wj,wc]=margin(Ga);
grid; %绘制网格线（该条指令可有可无）
校正前、后及校正装置伯德图如图2所示，从图中可见其：截止频率wc=7.5；
相位裕量Pm=58.80；幅值裕量Gm=inf dB(即)，校正后各项性能指标均达到要求。
从MATLAB Workspace空间可知校正装置参数：rd=8.0508，T=0.37832，校正装置传递函数为 。

图2 校正前、后、校正装置伯德图
三、Simulink仿真分析（求校正前、后系统单位阶跃响应）
注意：下述仿真过程仅供参考，本设计与此有所不同。

线性控制系统校正过程不仅可以利用Matlab语句编程实现，而且也可以利用Matlab-Simulink工具箱构建仿真模型，分析系统校正前、后单位阶跃响应特性。
1、原系统单位阶跃响应
原系统仿真模型如图3所示。

图3 原系统仿真模型
系统运行后，其输出阶跃响应如图4所示。

图4 原系统阶跃向应曲线
2、校正后系统单位阶跃响应
校正后系统仿真模型如图5所示。

图5 校正后系统仿真模型
系统运行后，其输出阶跃响应如图6所示。

图6 校正后系统阶跃向应曲线
3、校正前、后系统单位阶跃响应比较
仿真模型如图7所示。

图7 校正前、后系统仿真模型
系统运行后，其输出阶跃响应如图8所示。

图8 校正前、后系统阶跃响应曲线
四、确定有源超前校正网络参数R、C值
有源超前校正装置如图9所示。

图9 有源超前校正网络

当放大器的放大倍数很大时，该网络传递函数为：
（1）
其中 ， ， ，“-”号表示反向输入端。
该网络具有相位超前特性，当Kc=1时，其对数频率特性近似于无源超前校正网络的对数频率特性。
根据前述计算的校正装置传递函数Gc(s)，与（1）式比较，即可确定R4、C值，即设计任务书中要求的R、C值。
注意：下述计算仅供参考，本设计与此计算结果不同。

如：由设计任务书得知：R1=100K，R2=R3=50K，显然
令
T=R4C 解得R4=3.5K，C=13.3F

Ⅸ 用MATLAB进行控制系统的超前滞后校正设计

直接用matlab control system tool box吧，只要给它设好传递函数形式和输入信号（阶跃等）就可以了。传内递函数的对数幅频特性也可以分容析出来。

你自己先试试，有问题再补充。我明天要考试。

楼上那人纯扯淡的，你还正儿八经回复他。。。