控制系统的校正与设计

安徽工业大学 毕业设计（论文）说明书

摘 要

控制系统校正属于系统设计环节，通过校正可以使系统的性能得到改善，从而使系统满足期望的性能指标。

本文主要研究线性定常系统的串联校正方法，包括串联超前校正、串联滞后校正和串联滞后超前校正。本文首先回顾了系统的时域性能指标和频域性能指标以及系统的校正方式，然后分别讨论了系统校正的根轨迹法和频率特性法。针对两种方法，分别给出了控制系统超前校正、滞后校正，滞后超前校正的理论依据、适用范围、校正步骤和相应的算法流程图，并针对各个校正方法编写了相应的MATLAB仿真程序，同时利用MATLAB的图形用户界面设计功能对控制系统校正进行了可视化界面设计，为每种校正方法设计了对应的GUI界面。针对每种方法给出具体实例验证了校正方法的有效性以及算法的正确性。

关键词： 串联校正，MATLAB，根轨迹法，频率特性法，GUI

····························· ·································································装订线I

安徽工业大学

武汉理工大学《自动控制原理》课程设计说明书

目录

摘要 ................................................................................................................................................... 2 1．控制系统超前校正环节设计的任务.......................................................................................... 3

1.1.初始条件 ............................................................. 3 1.2要求完成的主要任务 ................................................... 3 2.超前校正环节设计方案 ........................................................................................

第六章 控制系统的综合与校正

6．1引 言

步进电机

控制器

气动卡盘

绕线电机

转子

电枢线

图6－1 自动绕线机

图6－1为一自动绕线机的原理图，当其正常工作时，要求绕线电机以较快的转速将电枢线绕到转子上，而由绕线电机及测速器构成的单位负反馈系统的开环传递函数为

G0?k0

s(0.1s?1)(0.2s?1)

其中，k0为开环增益。为了保证绕线速度，k0的取值不能太少，一般取k0?10。由此，可以画出绕线电机的Bode如图6－2所示，其相位裕度为???0.2?，不能满足系统稳定的要求。由于绕线电机及测速器的特性不可改变，所以只有通过设计适当的控制器来实现自动绕线机的正常工作。自动控制系统中控制器的设计又叫做系统的综合与校正。

20lgG0 20 dec -40dB/dec 0 1 5 .1 图6－2 绕线电机的Bode图

-20dB/710 ?

-60dB/dec

本章主要介绍控制系统的综合与校正。所谓综合或校正，就是在系统中不可变部分的基础上，加入一些元件（称校正元件），使系统满足要求的各项性能指标。一般情况下，控制系统的固有部分即不可变部分由已知的元件组成，因而其特性也是已知的。固有部分的参数除了增益以外，其余大多数

第六章 控制系统的综合与校正

6．1引 言

步进电机

控制器

气动卡盘

绕线电机

转子

电枢线

图6－1 自动绕线机

图6－1为一自动绕线机的原理图，当其正常工作时，要求绕线电机以较快的转速将电枢线绕到转子上，而由绕线电机及测速器构成的单位负反馈系统的开环传递函数为

G0?k0

s(0.1s?1)(0.2s?1)

其中，k0为开环增益。为了保证绕线速度，k0的取值不能太少，一般取k0?10。由此，可以画出绕线电机的Bode如图6－2所示，其相位裕度为???0.2?，不能满足系统稳定的要求。由于绕线电机及测速器的特性不可改变，所以只有通过设计适当的控制器来实现自动绕线机的正常工作。自动控制系统中控制器的设计又叫做系统的综合与校正。

20lgG0 20 dec -40dB/dec 0 1 5 .1 图6－2 绕线电机的Bode图

-20dB/710 ?

-60dB/dec

本章主要介绍控制系统的综合与校正。所谓综合或校正，就是在系统中不可变部分的基础上，加入一些元件（称校正元件），使系统满足要求的各项性能指标。一般情况下，控制系统的固有部分即不可变部分由已知的元件组成，因而其特性也是已知的。固有部分的参数除了增益以外，其余大多数

基于matlab的控制系统超前校正应用第 1 页 共 11 页 学 号 成绩：

评语：

信息学院

Matlab期末论文

题目：基于matlab的控制系统超前校正应用

作 者 罗诗雨 班 级 自动08-1BF 班 系 别 信息学院 专 业 自动化 完成时间 2011-6-12

信息学院08自动化 罗诗雨 序号（40） 学号14082101445

基于matlab的控制系统超前校正应用第 2 页 共 11 页

目 录

一．引言.....................................................................................................................

自动控制研究性教学 电动车车速控制系统校正

电动车车速控制系统校正

目 录

一、研究内容............................................................................................. 2 1、研究内容 ........................................................................................ 2 2、控制原理图 .................................................................................... 2 二、系统建模............................................................................................. 3 1、系统分析 ........................................................

第２５卷第３期

２０１０年６月

报

ＥＩ，ＥＣＴＲＩＣＰＯＷＥＲＪＯＵＲＮＡＩ。ＯＦ

电力学

Ｖ０１．２５Ｎｏ．３２０１０

Ｊｕｎ．

文章编号：１００５—６５４８（２０１０）０３—０２１８—０３

Ｍａｔｌａｂ在直流电机控制系统校正设计中的应用

臧

义，孙红鸽，曹

毅

（河南工业大学电气工程学院，郑州４５０００７）

要：给出了利用Ｍａｔｌａｂ单输入单输出设计工具（ＳＩＳＯＤｅｓｉｇｎＴ００１）设计控制器传递函数

摘

的方法。在建立了直流电机的数学模型后，根据系统的性能要求，使用ＳＩＳＯＤｅｓｉｇｎＴｏｏｌ设计了

电机系统的控制器，通过实时观察系统的阶跃响应由线确定控制器的传递函数，保证了系统设计的

正确性。

关键词：ＳＩＳＯ直流电机；控制系统；设计

中图分类号：ＴＰ３９１．９

文献标识码：Ａ

经典控制系统有频率法和根轨迹法两种基本设计方法。用这两种方法设计经典控制系统的过程可以看成是一种试凑和循环的过程，根据系统的性能指标要求，加入适当的控制器，反复调整控制器的参数直到系统满足要求为止［１’２］。采用Ｍａｔｌａｂ中的

ＳＩＳＯＤｅｓｉｇｎ

Ｔｏｏｌ即单输入单输出设计工具进行经

典控制系统设计，可以在调整控制器参数后，通过实时观察对象的阶跃响应曲线确定其传递函数，简化了设计过程口“］。本文以直

自动控制研究性教学 电动车车速控制系统校正

电动车车速控制系统校正

目 录

一、研究内容............................................................................................. 2 1、研究内容 ........................................................................................ 2 2、控制原理图 .................................................................................... 2 二、系统建模............................................................................................. 3 1、系统分析 ........................................................

优秀（ ）良好（ ） 综合成绩 教师（签名） 批改日期

中等（ ）及格（ ） 不及格（ ） 年 月 日

《过程控制与自动化仪表》

课程设计报告

院系 电子与电气工程学院 专业 自动化 班级 学号 姓名

2013 年 6 月

基于自校正PID算法的火电机组高加水位控制系统设计

一、设计目的

1. 熟悉自校正PID控制原理

2. 了解自校正PID算法对控制效果的影响

3. 学会如何用MATLAB编程实现对控制系统进行仿真研究 二、高加水位自动控制系统的背景

在 在火力发电厂中，高加系统作为主要的辅助设备，对锅炉给水进行加热通过省煤器直至供给汽包，给水温度的恒定，直接关系到锅炉的热效率。每一次高加系统的解列，在 不增加煤量的情况下，导致降低负荷30MW/h左右，同时造成给水温度骤降、引起汽包水位下降锅炉气压不稳定，严重威胁锅炉的安全稳定运行。因此，为了保持高加水位在正常范围内调节，保证高加系统稳定的投入

控制系统

文章编号：１００８－０５７０（２００７）０２－１－００３２－０２

中文核心期刊《微计算机信息》（测控自动化）２００７年第２３卷第２－１期

SISOTOOL在自动控制系统校正中的应用

ＴｈｅＳＩＳＯＴＯＯＬＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｉｎＣｏｒｒｅｃｔｏｒＤｅｓｉｇｎｏｆｔｈｅＡｕｔｏｍａｔｉｃＣｏｎｔｒｏｌＳｙｓｔｅｍ

（１．廊坊师范学院；２．北华航天工业学院；３．廊坊职业技术学院）甄景涛

１

马光

２

许友丽

３

ＺＨＥＮＪＩＮＧＴＡＯＭＡＧＵＡＮＧＸＵＹＯＵＬＩ

直观的方式摘要：本文介绍了ＳＩＳＯ系统图形交互式设计工具ＳＩＳＯＴＯＯＬ，并以小功率角度跟踪位置随动系统为例，用简洁、

设计出校正装置，给出仿真曲线和相应的时域、频域性能指标，对自动控制系统的设计有一定的参考意义。关键词：ＳＩＳＯ设计工具；位置随动系统；ＭＡＴＬＡＢ中图分类号：ＴＰ１５文献标识码：Ｂ

技术创新

Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＩｎｔｒｏｄｕｃｅＳＩＳＯＴＯＯＬ，ｔａｋｉｎｇｔｈｅｓｍａｌｌｐｏｗｅｒａｎｇｌｅ－ｔｒａｃｅｓｙｓｔｅｍａｓａｎｅｘａｍｐｌｅ，ａｋｉｎｄｓｏｆｃｏｒｒｅｃｔｏｒｄｅｓｉｇｎｏｆｔｈｅａｕｔｏｍａｔ－ｉｃｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍａｒｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄｂｙｕｓｉｎｇｔｈｅ