党万强

【摘 要】串联校正的课程设计。自动控制原理是自动化专业的一个非常重要的学科，它在工业、农业、军事、航空航天领域都起着巨大的作用。那么什么才是自动控制呢？它是指在原先一些需要人为来推动这个控制量，使其运作，最后被控量达到预期效果，而现在，我们可以在无人的情况下直接通过程序与算法，在经过严格的校正与仿真过后，实现自动化，直接使被控对像达到预期的或是人为能够达到的效果。何为校正？就是当我们在使用一个系统的时候，遇到了一些问题，或是这是系统不是很令人满意，我们就要对系统进行调整，达到令人满意的性能，一般都是先去调整开环增益值，但是在大多数的情况下，仅仅只调节开环增益值，很难使得系统能达到令人满意的成果，并且很容易破坏了整个系统的稳定性。所以，我们还需要再次的设计，在这里，我们换选择加入一个装置或原件，来改变这个系统的性能，最后去满足要求，这种操作方法就是校正，而加入到系统中的装置，自然便叫做校正装置。

【关键词】伯德图;对数频率特性;串联校正

一、内容与要求

1，画出未校正系统的Bode图，分析系统是否稳定2，画出未校正系统的根轨迹图，分析闭环系统是否稳定`3，设计系统的串联校正装置，使系统达到下列指标4，静态速度误差系数5，相位裕量6，幅值裕量7，给出校正装置的传递函数8，绘制校正装置电路图。

二、理论分析与计算

1、未校正时系统分析

处转折为惯性环节当处转折惯性环节。根轨迹的绘制、确定开环零极点没有开环零点、确定渐近线、确定出射角入射角、求出与虚轴交点。令闭环特征方程然后令实部为零。求得与虚轴交点坐标、分离点与会合点求得分离点坐标、根轨迹的绘制。闭环系统稳定性分析，系统稳定。

2、设计系统的串联校正装置

校正条件为：静态速度误差系数;相位裕量;幅值裕量;根据所需条件，本文选择采用串联超前校正装置进行校正。串联校正步骤如下：确定开环增益开环增益，静态速度。求出截止率。

幅值为1时所对应的角频率为截止频率。确定出相角裕度γ，求出相角裕度。确定最大超前相角

根据确定的φm确定α。找到点L（w）对应的频率。根据ωm确定校正装置的转折频率。由上述几步可以确定校正装置的传递函数。校正后系统分析，校正装置系统分析校正装置的传递函数为系统为0型系统处转折。所以，得到理论伯德图。

3、校正后装置系统分析，系统为1型系统，分别在各点处转折。得到校正后装置系统伯德图。令它所对应的截止频率;故相位裕度，它所对应的穿越频率，故幅求得值裕度。

三、仿真分析

1、未校正时系统分析Bode的绘制Matlab程序画图然后根据图可知，系统的截止频率，相位裕量，幅值裕量与理论分析值偏差根轨迹的绘制未校正图。图可知，根轨迹，分离点与虚轴交点理论分析值相近。2、校正后系统分析，校正装置系统伯德图得校正装置系统伯德图。由图可知，系统的截止频率，相位裕量°，幅值裕量，与理论分析值相差不多，并且满足校正要求。

四、校正器对系统性能的影响

本文所用到的是串联超前校正，它是属于串联校正方式中的一种。它比较适合用在一些稳定性比较高的，但是暂态性能需要改善的系统进行校正。换言之，也就是在不影响系统静态性能的情况下，去改善系统的动态性能。利用了它自身的相位超前特性去增大系统的相位裕度。本文中主要进行的有三项，分别为：伯德图的绘制、根轨迹的绘制以及串联校正。根据图横坐标为频率。然而每当频率增大，与它相对的横坐标，他们的长度的一样长的。我们就要对系统进行调整，最后得到令人满意的性能。

五、论文总结

课设的第一天，本人第一次接触到了如此正规的课程设计，从字体、页面布局到书写格式，都是非常的规范。然后看到了课设的题目，便开始分析与研究本次课设的内容。首先要做的就是理论分析与计算。对于伯德图与根轨迹图参数的计算，这是最为基础的，是所有做题的依据。对于根轨迹图的绘制，首先要找到极点，然后求出分离点等等，标好点以及渐近线后，便可轻松的绘图了其次便是仿真分析，这就需要用到程序。它是一个功能极强的软件，一个简单的程序，便能绘制出伯德图以及根轨迹图，并且在伯德图中标出了相位裕度以及穿越频率和截止频率。非常方便我们进行比较与分析。而重点就是如何校正，校正的方法虽然简单，但是为了达到要求，我们需要判断是串联超前校正还是串联滞后校正或是串联滞后--超前校正。然后经过大量的计算，才能最终确定出校正的系统方程。

参考文献;

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