自动控制原理：天线跟踪系统的设计与校正

"自动控制原理" 自动控制原理是研究如何使自动化设备或系统按照预定的目标运行的学科，它涉及控制系统的分析、设计与优化。在本资料中，主要讨论了针对大型天线卫星信号跟踪系统的控制问题，以及如何通过校正网络来改善系统性能。 在第一章的题目中，提出了三个关键性能指标：稳态误差小于1%、阶跃响应的超调量小于5%、调节时间小于2秒。这些要求是衡量控制系统动态特性和静态精度的关键标准。系统采用电枢控制电机驱动天线，其电机和天线的传递函数是设计校正网络的基础。 第二章分析了校正前系统的性能。时域性能方面，通过转移函数`a=tf([10],[115500])`计算得到系统阶跃响应曲线，显示了系统的动态行为。频域性能则通过伯德图（Bode图）进行评估，校正前系统的幅值裕度为75dB，相位裕度为86.5673度，穿越频率约为7.07 rad/s。这些参数为后续的系统校正提供了依据。 第三章介绍了校正系统的设计。首先，由于题目要求稳态误差小于1%，需要开环增益大于100，但初步设计的开环增益导致系统不稳定，因此选择了比例微分（PD）控制并结合超前校正来提升相位裕度。超前校正的基本思想是通过引入相角超前来提升系统的瞬态响应质量。在计算校正参数时，需依据系统性能指标确定开环增益，然后通过绘制伯德图分析相位裕度，进一步计算所需超前相位角。 校正参数的设定通常包括对超前网络的参数调整，如比例系数和超前角的计算，以确保在剪切频率处获得最大的相位超前。通过这种方法，可以有效地改进系统的动态性能，使其满足题目提出的稳态误差、超调量和调节时间等要求。 自动控制原理的应用涉及到对系统动态特性的深入理解和优化，通过适当的校正策略可以显著提升控制系统的稳定性和响应速度，对于实际工程中的自动化系统设计具有重要的指导意义。