MATLAB串联校正与BODE图绘制：系统分析与控制实验

本篇文档是华北科技学院计算机系关于《系统分析与控制》课程的综合性实验报告，主要目标是通过MATLAB实现系统的串联校正设计。实验内容分为两个关键部分： 1. 实验目的： - 学习和实践MATLAB工具在绘制BODE图中的应用，这是理解系统动态特性和稳定性的重要手段。 - 掌握串联校正方法在系统分析与控制中的实际操作，通过校正提升系统性能，如减小速度误差、增大相位裕度和幅值裕度。 2. 设备与环境： - 实验所需的主要设备包括个人微机，以及MATLAB软件环境，这是进行数学建模和仿真分析的基础。 3. 实验内容详细步骤： - 针对一个初始不符合性能要求的控制函数，首先通过MATLAB设计开环控制系统的BODE图，评估其性能。 - 设定技术指标：速度误差目标为10，相位裕度为50，幅值裕度为30。然后，通过相位超前补偿方法进行校正。 - 实现相位超前补偿的过程包括： a) 计算补偿器的模型，如`[cmp, wcnew, wcold, alpha] = leadcmpst(sysopen, pmd)`，其中`sysopen`是开环系统模型，`pmd`是相位裕度目标。 b) 将补偿器与原开环系统结合得到新开环系统模型`sysnew = cmp * sysopen`。 c) 分别计算并比较校正前后系统的Bode图，以及它们的幅值裕度、相位裕度等稳定性参数。 - 实验中还展示了如何使用`margin`函数来评估系统的稳定性和性能，对比校正前后的系统稳定性指标。 通过这个实验，学生能够深入理解控制理论在实际工程中的应用，并熟练掌握MATLAB在系统分析和控制设计中的工具和技术。同时，实验过程也强调了系统性能优化和稳定性的关键性，对于培养学生的工程实践能力和问题解决能力具有重要意义。