河北大學 自動控制原理 實驗五報告(含結果分析)

1、實驗5 伯德圖串聯(lián)校正設計一 實驗要求 通過繪制系統(tǒng)校正前后的伯德圖，明確幅值穩(wěn)定裕量、相角穩(wěn)定裕量的定義，觀察相位超前、滯后環(huán)節(jié)對系統(tǒng)伯德圖的影響，掌握用伯德圖串聯(lián)校正系統(tǒng)。二 實驗步驟1 串聯(lián)超前校正（1）掌握計算出幅值穩(wěn)定裕量、相角穩(wěn)定裕量以及對應的頻率的函數(shù)margin ()及其參數(shù)的使用方法。（2）在Matlab中輸入下面例子的程序，觀察并記錄結果，分析校正結果。 例：設單位負反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為 要求系統(tǒng)的靜態(tài)速度誤差系數(shù)，相角穩(wěn)定裕量，增益穩(wěn)定裕量dB，試確定串聯(lián)校正裝置。Matlab命令窗口輸入：>> num=100;%確定靜態(tài)速度誤差系數(shù)Kv=100>&

2、gt; den=0.1 1 0;>> g0=tf(num,den);%求G0(s)>> dpm=55+7.5;%滿足相角穩(wěn)定裕量>> mag,phase,w=bode(g0);>> Mag=20*log10(mag);%求L(),單位dB>> Gm,Pm,Wcg,Wcp=margin(g0);%求滿足Kv時系統(tǒng)的相角穩(wěn)定裕量Gm和增益穩(wěn)定裕量Pm>> phi=(dpm-Pm)*pi/180;%求最大相位超前角,單位弧度>> alpha=(1+sin(phi)/(1-sin(phi);%求校正強度>>

3、 Mn=-10*log10(alpha);%求>> Wcgn=spline(Mag,w,Mn);%求>> T=1/Wcgn/sqrt(alpha);%求T>> Tz=alpha*T;Gc=tf(Tz,1,T 1);bode(Gc);hold on%求Gc(s)>> bode(g0);hold on%繪制校正前系統(tǒng)的bode圖>> bode(g0*Gc);grid on;margin(g0*Gc)>> Gc%給出校正裝置的傳遞函數(shù)2 串聯(lián)滯后校正（1）掌握系統(tǒng)對數(shù)頻率特性曲線（Bode）圖繪制的函數(shù)bode()及其參數(shù)的使用

4、方法。（可通過help方法）（2）在Matlab中輸入下面例子的程序，觀察并記錄結果，分析校正結果。 例：設單位負反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為 設計串聯(lián)校正裝置，使系統(tǒng)滿足下列指標：，。Matlab命令窗口輸入：>> num=100;>> den=0.04 1 0;>> g0=tf(num,den);>> mag,phase,w=bode(g0);>> magdb=20*log10(mag);% 求L(),單位dB>> wcg=21;%初選截止頻率c>> gr=spline(w,magdb,wcg); %計算L(c

5、)>> beta=10(gr/20);%計算>> T=10/wcg;gc=tf(T 1,beta*T,1);>> F0=feedback(g0,1);>> F=feedback(g0*gc,1);>> figure(1);>> margin(g0);grid on;>> figure(2);>> bode(g0,g0*gc);hold on;margin(g0*gc);grid on;>> figure(3);>> step(F0,F);>> gc三 思考題（1）

6、編程實現(xiàn)課本上第六章例6-1和例6-2，要求給出校正裝置的傳遞函數(shù)，校正后的相角穩(wěn)定裕量和增益穩(wěn)定裕量，并繪制系統(tǒng)校正前和校正后的Bode圖，分析校正結果。1. 程序如下：num=100;%確定靜態(tài)速度誤差系數(shù)Kv=100den=0.001 0.11 1 0;g0=tf(num,den);%求G0(s)mag,phase,w=bode(g0);Mag=20*log10(mag);%求L(),單位dBwcg=50;pag=spline(w,phase,wcg);dpm=30-180-pag+5;phi=dpm*pi/180;alpha=(1+sin(phi)/(1-sin(phi);%求校正強度

7、 T=1/sqrt(alpha)/wcg;%求TTz=alpha*T;Gc=tf(Tz,1,T 1);bode(g0*Gc);grid on;hold on margin(g0*Gc)Gc%給出校正裝置的傳遞函數(shù)Transfer function:0.05533 s + 1-0.007229s+12.程序如下： num=5;den=0.5 1.5 1 0;g0=tf(num,den);mag,phase,w=bode(g0);magdb=20*log10(mag);% 求L(),單位dBwcg=0.5;%初選截止頻率cgr=spline(w,magdb,wcg); %計算L(c)beta=10(gr/20);%計算T=5/wcg;gc=tf(T 1,beta*T,1);bode(g0,g0*gc);hold on;margin(g0*gc);grid on;gcTransfer function: 20 s + 1-173.5 s + 1四 實驗報告要求（1）寫出實驗步