实验4 控制系统的校正.doc

实验4 控制系统的校正1、主要内容控制系统的校正及设计上机实验2、目的与要求熟悉应用 MATLAB 软件设计系统的基本方法熟悉应用 SISO Design Tool 进行系统设计的基本方法通过学习自行设计完成一个二阶系统串联校正设计任务3、重点与难点：自行设计完成一个二阶系统串联校正设计任务自行设计完成一个二阶系统并联校正设计任务一、实验目的1、掌握串联校正环节对系统稳定性的影响；2、了解使用 SISO 系统设计工具（SISO Design Tool）进行系统设计。二、设计任务串联校正是指校正元件与系统的原来部分串联，如图 1 所示。图 中 ，表 示 校 正 部 分 的 传 递 函 数 ， 表 示 系 统 原 来 前 向 通 道 的 传 递 函 数 。 当 时，为串联超前校正；当时，为串联迟后校正。我们可以使用 SISO 系统设计串联校正环节的参数，SISO 系统设计工具（SISO Design Tool）是用于单输入单输出反馈控制系统补偿器设计的图形设计环境。通过该工具，用户可以快速完成以下工作：利用根轨迹方法计算系统的闭环特性、针对开环系统 Bode 图的系统设计、添加补偿器的零极点、设计超前/滞后网络和滤波器、分析闭环系统响应、调整系统幅值或相位裕度等。（1）打开 SISO 系统设计工具在 MATLAB 命令窗口中输入 sisotool 命令，可以打开一个空的 SISO Design Tool，也可以在 sisotool命令的输入参数中指定 SISO Design Tool 启动时缺省打开的模型。注意先在 MATLAB 的当前工作空间中定义好该模型。如图 2 为一个 DC 电机的设计环境。（2）将模型载入 SISO 设计工具通过 file/import 命令，可以将所要研究的模型载入 SISO 设计工具中。点击该菜单项后，将弹出 Import System Data 对话框，如图 3 所示。（3）当前的补偿器（Current Compensator）图 2 中当前的补偿器（Current Compensator）一栏显示的是目前设计的系统补偿器的结构。缺省的补偿器增益是一个没有任何动态属性的单位增益，一旦在跟轨迹图和 Bode 图中添加零极点或移动曲线，该栏将自动显示补偿器结构。（4）反馈结构SISO Design Tool 在缺省条件下将补偿器放在系统的前向通道中，用户可以通过“+/-”按钮选择正负反馈，通过“FS”按钮在如下图 4 几种结构之间进行切换。图 2 SISO 系统的图形设计环境 图 3 Import System Data 对话框图 4 SISO Design Tool 中的反馈控制结构1、 图 1 所示的控制系统，原开环传递函数为试用 SISO 系统设计工具（SISO Design Tool）设计超前校正环节，使其校正后系统的静态速度误差系数 Kv 6 ，相角裕度为 45 ，并绘制校正前后的 Bode 图，并计算校正前后的相角裕度。校正前：校正后：2、 图 1 所示的控制系统，原开环传递函数为试用 SISO 系统设计工具（SISO Design Tool）设计超前校正环节，使其校正