matlab實驗九控制系統(tǒng)的PI校正設計與仿真設計

1、 .實驗九 控制系統(tǒng)的PI校正設計及仿真一、 實驗目的1. 應用頻率綜合法對系統(tǒng)進行PI校正綜合設計；2學習用MATLAB對系統(tǒng)性能進行仿真設計、分析；二、實驗設計原理與步驟 1設計原理 滯后校正（亦稱PI校正）的傳遞函數(shù)為： 其對數(shù)頻率特性如圖9-1所示，參數(shù)表征滯后校正的強度。 2設計步驟 基于頻率法的綜合滯后校正的步驟是：（1）根據(jù)靜態(tài)指標要求，確定開環(huán)比例系數(shù)K，并按已確定的K畫出系統(tǒng)固有部分的Bode圖；（2）根據(jù)動態(tài)指標要求試選，從Bode圖上求出試選的點的相角，判斷是否滿足相位裕度的要求（注意計入滯后校正帶來的的滯后量），如果滿足，轉下一步。否則，如果允許降低，就適當重選較低的；

2、（3）從圖上求出系統(tǒng)固有部分在點的開環(huán)增益Lg（）。如果Lg（）>0令Lg （）=20lg，求出，就是滯后校正的強度，如果Lg （）0，則無須校正，且可將開環(huán)比例系數(shù)提高。（4）選擇，進而確定。（5）畫出校正后系統(tǒng)的Bode圖，校核相位裕量。滯后校正的主要作用是降低中頻段和高頻段的開環(huán)增益，但同時使低頻段的開環(huán)增益不受影響，從而達到兼顧靜態(tài)性能與穩(wěn)定性。它的副作用是會在點產(chǎn)生一定的相角滯后。三、實驗內容 練習9-1 設系統(tǒng)原有開環(huán)傳遞函數(shù)為： 系統(tǒng)的相位裕度 系統(tǒng)的開環(huán)比例系數(shù)K= 5 S-1 截止頻率為=05 S-1要求：（1）用頻率法設計滿足上述要求的串聯(lián)滯后校正控制器；（2）畫出校

3、正前后的Bode圖（3）用Simulink對校正前后的閉環(huán)系統(tǒng)進行仿真，求出其階躍響應；（4）分析設計效果。k0=5;n1=1;d1=conv(conv(1,0,1,1),0.5 1);w=logspace(-1,3,1000);sope=tf(k0*n1,d1);figure(1)margin(sope);grid onwc=0.5;num=sope.num1; den=sope.den1; na=polyval(num,j*wc); da=polyval(den,j*wc); g=na/da; g1=abs(g);h=20*log10(g1);beta=10(h/20);t=10/wc;b

4、t=beta*t;gc=tf(t,1,bt,1)sys1=sope*gcmag1,phase1,w=bode(sys1,w);gm1,pm1,wcg1,wcp1=margin(mag1,phase1,w);figure(2)margin(sys1);grid on;滯后：20 s + 1-173.5 s + 1練習9-2設被控對象開環(huán)傳遞函數(shù)為： 系統(tǒng)的相位裕度系統(tǒng)斜坡輸入穩(wěn)態(tài)誤差ess =005； 截止頻率為=2 1/ S要求：（1）用頻率法設計滿足上述要求的串聯(lián)滯后校正控制器；（2）畫出校正前后的Bode圖;（3）用Simulink對校正前后的閉環(huán)系統(tǒng)進行仿真，求出其階躍響應；（4）分析設

5、計效果。滯后： 5 s + 1-92.85 s + 1k0=20;n1=10;d1=conv(1,0,1,5);w=logspace(-1,3,1000);sope=tf(k0*n1,d1);figure(1)margin(sope);grid onwc=2;num=sope.num1; den=sope.den1; na=polyval(num,j*wc); da=polyval(den,j*wc); g=na/da; g1=abs(g);h=20*log10(g1);beta=10(h/20);t=10/wc;bt=beta*t;gc=tf(t,1,bt,1)sys1=sope*gcmag

6、1,phase1,w=bode(sys1,w);gm1,pm1,wcg1,wcp1=margin(mag1,phase1,w);figure(2)margin(sys1);grid on;練習9-3 已知單位反饋系統(tǒng)被控對象開環(huán)傳遞函數(shù)為： 試用BODE圖設計方法對系統(tǒng)進行滯后串聯(lián)校正設計，使之滿足：（1）在單位斜坡信號r（t）= t 的作用下，系統(tǒng)的速度誤差系數(shù)KV；（1） 系統(tǒng)校正后剪切頻率C；（3）系統(tǒng)斜校正后相角裕度要求：（1）用頻率法設計滿足上述要求的串聯(lián)滯后校正控制器；（2）畫出校正前后的Bode圖;（3）用Simulink對校正前后的閉環(huán)系統(tǒng)進行仿真，求出其階躍響應；（4）分析設

7、計效果。clear%s=tf('s')%G=30/s(0.1s+1)(0.2s+1)k0=30;n1=1;d1=conv(conv(1,0,0.1,1),0.2 1);w=logspace(-1,3,1000);sope=tf(k0*n1,d1);figure(1)margin(sope);grid onwc=2.3;num=sope.num1; den=sope.den1; na=polyval(num,j*wc); da=polyval(den,j*wc); g=na/da; g1=abs(g);h=20*log10(g1);beta=10(h/20);t=10/wc;bt=beta*t;gc=tf(t,1,bt,1)sys