Matlab实现超前校正优化系统动态性能

本篇文档是关于自动控制原理课程设计的报告，主要使用MATLAB进行系统分析与设计。课程名称涉及到了闭环系统控制，具体聚焦于超前校正方法在改善动态性能上的应用。 首先，课程介绍了MATLAB的基本概念，如变量赋值和绘制系统函数。通过创建一个二阶系统模型，学生研究了闭环系统的单位阶跃响应曲线，观察了其时间域特性，如上升时间和峰值时间，并计算了对数幅频和相频特性，以此确定了系统的截止频率（2.58rad/s）和穿越频率（7.07rad/s），相角裕度为48.2°，幅值裕度达到13dB。 然后，学生探讨了超前校正技术，该技术通过提前引入相位来提高系统稳定性，但可能导致高频段性能下降。通过改变系统参数，他们观察了不同超前因子下的阶跃响应变化，例如，当超前因子[pic]时，系统的响应时间显著延长，且在较长时间后才达到稳定状态，相角裕度和幅值裕度也受到影响。 接下来，学生的目标是设计串联校正，以满足一系列性能指标，包括静态速度误差系数[pic]，相角裕度需达到至少[pic]度，幅值裕度至少为10dB，以及截止频率不小于[pic]rad/s。通过调整控制器参数，他们成功地设计了一个满足这些要求的校正系统，其性能得到了优化。 最后，报告展示了设计后的系统伯德图，直观地展示了校正后系统的频率响应特性，包括新的截止频率和穿越频率，以及改进后的相角裕度和幅值裕度。整个设计过程强调了理论与实践的结合，展示了如何运用自动控制原理和技术解决实际问题，提升了系统的动态性能。 总结来说，这篇报告涵盖了MATLAB在自动控制原理中的应用，包括系统建模、特性分析、超前校正策略以及性能指标的优化，展示了设计者对控制系统深入理解及MATLAB工具的有效运用。