哈工大自动控制理论作业：超前校正设计与Matlab仿真

本篇文档是哈尔滨工业大学的一份自动控制原理大作业，主要任务是设计一个校正装置来改善机液压伺服系统的性能。原始开环传递函数包含积分环节、一阶微分环节、振荡环节，导致速度稳态误差较大，相位裕度不足。目标是实现速度稳态误差系数为4s^-1，相位裕度为50°，幅值裕度大于等于8dB。 首先，设计者分析了系统，确定了采用超前校正策略。他们选择的校正装置形式为，通过计算确定α的值为160。这样，校正后系统的开环传递函数得以更新，校正装置的传递函数也随之确定。设计过程中，他们确保了校正后的系统在3rad/s处有-20dB/dec的下降斜率，最终确定了两个转折频率，并由此得到了校正装置的具体表达式。 完成设计后，通过Matlab进行计算机辅助设计，绘制了开环系统、校正环节、校正后开环系统的Bode图，清晰地展示了系统的频率特性。这些图表显示了幅值穿越频率、相位裕度和幅值裕度的变化，以及系统在单位阶跃和斜坡输入下的响应。结果显示，校正装置有效地提高了系统的稳定性，稳态速度误差达到了预期要求。 Simulink仿真的结果进一步验证了设计的有效性，包括校正前后的Bode图对比，阶跃响应曲线和斜坡响应曲线。设计的结论包括校正后的传递函数参数，以及各项性能指标，如幅值穿越频率、相位裕度和稳态速度误差，均满足了作业要求。 通过这次实践，作者对Matlab的使用有了深入的理解，体会到它在控制系统设计中的强大功能和实用性。整体来看，这份作业不仅涵盖了自动控制理论的基本概念，还强调了实际工程应用中的问题解决和软件工具的应用，是一次全面的控制工程训练。