MATLAB实现控制系统的滞后超前校正设计详解

本篇学位论文主要探讨了如何利用MATLAB软件在计算机控制技术领域进行控制系统中的滞后-超前校正设计。作者程万里，专业为自动化，班级为B110411，通过电气工程与自动化系的研究，深入解析了滞后-超前校正设计的目的、原理及其具体实施步骤。 首先，设计目的明确指出是通过校正元部件改善系统性能，使其满足预设的控制指标。校正策略涉及串联校正、并联校正、反馈校正和前馈校正等多种方法。设计过程分为三个阶段： 1. 校正前系统分析：首先，作者使用MATLAB绘制校正前系统的伯德图，以直观了解系统的频率响应特性。接着，通过MATLAB计算系统的幅值裕度和相位裕量，评估其稳定性。此外，根轨迹分析也被用来进一步理解系统动态行为。通过对校正前系统的仿真，验证理论分析的准确性。 2. 滞后-超前校正参数确定：关键步骤包括选择校正后的截止频率，这决定了校正作用的主要范围。然后，根据设计目标和系统特性，通过MATLAB计算出合适的校正参数，如滞后（τ）、超前（α）等。这些参数的选取对校正效果至关重要。 3. 校正后系统验证：通过MATLAB再次计算校正后系统的幅值裕度和相位裕量，确保校正后的系统稳定性和性能提升。绘制校正后系统的伯德图和根轨迹图，对比前后变化，展示校正效果。最后，进行仿真分析，对比校正前后的系统性能，验证设计的有效性。 同时，论文还介绍了前馈控制原理，这是一种补充反馈控制的策略，旨在提前抵消干扰或预测未来的扰动。通过控制对象的介绍和仿真，论文展示了前馈控制如何结合滞后-超前校正，提高整个系统的抗干扰能力。 总结起来，本文通过MATLAB工具深入探讨了滞后-超前校正设计的实际应用，展示了从系统分析、参数选择到校正验证的完整流程，并结合前馈控制进行了优化。对于学习和研究计算机控制技术的读者，这篇论文提供了宝贵的实际操作经验和理论依据。